Влияние выбросов предприятий цветной металлургии на состояние атмосферного воздуха города Усть-каменогорска

Уровень загрязненности атмосферы промышленных городов зависит от климатических характеристик района размещения, применяемого технологического оборудования и средств пылегазоулавливания на предприятиях, мощности выбросов вредных веществ в атмосферу.

В совокупности всех этих параметров состояние атмосферы города УстьКаменогорска находится в неудовлетворительном состоянии. Скопление крупных промышленных предприятий металлургической отрасли, включающих заводы по производству цветных и редких металлов, а также ТЭЦ оказывают колоссальную нагрузку на состояние окружающей среды.

На протяжении многих лет УстьКаменогорск находится в лидирующем положении по детской и материнской смертности, онкологическим и сердечнососудистым заболеваниям.

На территории города расположены следующие предприятия горно металлургического комплекса:

  • Усть-Каменогорский металлургический комплекс ТОО «Казцинк»;
  • АО «Усть-Каменогорский титано - магниевый комбинат»;
  • АО «Ульбинский металлургический завод».

Усть-Каменогорский металлургический комплекс (далее УК МК) ТОО «Казцинк» включает цинковый завод, мощностью 190000 т/год, свинцовый завод, мощностью 144000 т/ год, медное и аффинажное производства [1]. В настоящее время ТОО «Казцинк» активно работает в направлении технологической модернизации производственных мощностей с применением самых передовых технологий в мире производства меди и свинца.

Для решения данной задачи было начато в 2009 году строительство на площадке УК МК нового медеплавильного завода производительностью 70 000 тонн катодной меди в год, и произвести модернизацию отдельного оборудования на свинцовом заводе с целью получения большего спектра готовой продукции и сокращения доли продажи полупродуктов (концентраты, кеки, пыли) за пределы Республики Казахстан [2].

Из различных вариантов выбраны экологически чистые технологии ISASMELT и ISAPROCESS.

Для основных производственных печей на медном и свинцовом заводах используется технология ISASMELT. Технология ISAPROCESS является основной технологией для отделения электролиза меди.

Общие выбросы вредных веществ в атмосферу после реализации проекта «Новая металлургия» составили порядка 34 тыс. т/ год, при этом по предприятию в целом произошло снижение выбросов на 13 тыс. т/ год.

Урановое производство АО «Ульбинский металлургический завод» один из крупнейших комплексов в мире по производству уранового топлива для ядерных энергетических установок.

На предприятии осуществляется выпуск следующей продукции [3]:

  • закись-окись природного урана;
  • порошки диоксида урана ядерного керамического сорта;
  • топливные таблетки для реакторов типа ВВЭР, РБМК, PWR, в том числе с добавкой выгорающего поглотителя в виде оксида эрбия;
  • топливные таблетки типа AFA 3G для реакторов PWR дизайна французской фирмы AREVA NP;
  • услуги по переработке трудно вскрываемых урансодержащих материалов. Суммарное годовое количество выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятии не превышает 60 т.

Основной продукцией АО «Усть Каменогорский титано-магниевый комбинат» является титановая губка и магниевое литье. В качестве сырья для производства титановой губки используется титановый шлак, для производства магния – обезвоженный карналит. Комбинат располагает мощными хлораторами по переработке титансодержащего сырья, аппаратами восстановления и сепарации титановой губки.

Технологическая схема комбината включает следующие основные переделы [4]:

  • производство магния (цех № 1);
  • производство тетрахлорида титана (цех № 2);
  • производство губчатого титана (цех
  • объединенный химико металлургический цех (цех № 9).

Суммарное годовое количество выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятии не превышает 700 т.

Согласно данным Агентства Республики Казахстан по статистике, годовое количество выбросов вредных веществ в атмосферу по г. Усть-Каменогорску составило 61300 т, в том числе твердых – 4400 т, жидких и газообразных – 56900 т [5].

Распределение вредных веществ по основным ингредиентам представлено на рис. 1. № 3);

Рис. 1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу г. Усть-Каменогорска по ингредиентам, %

По степени опасности загрязняющие вещества делятся на пять классов:

4 класс – умеренно опасные; 3 класс – опасные;

2 класс – высокоопасные;

1 класс – чрезвычайно опасные;

0 класс – не определен.

По данным [5], в течение 2006-2011 г.г. происходит постепенное снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. Данные по выбросам представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Показатели выбросов вредных веществ по г. Усть-Каменогорску за 20062011 г.г., тыс. т

Выбросов всего

В том числе

Твердые вещества

Газообразные вещества

Из них

Диоксид серы

Оксид углерода

Диоксид азота

2006 год

72,3

7,0

65,3

42,6

14,8

5,5

2007 год

70,3

5,6

64,7

41,6

14,8

5,6

2008 год

65,2

4,7

60,5

38,7

13,8

5,6

2009 год

65,5

4,4

61,1

39,1

13,6

5,9

2010 год

61,9

4,4

57,5

35

13,5

6,3

2011 год

61,3

4,4

56,9

35

13,7

6,3

Согласно данным, с 2006 года происходит постепенное снижение выбросов диоксида серы. Это связано с реализацией проекта «Новая металлургия» на территории УК МК ТОО «Казцинк». По диоксиду азота, напротив, наблюдаем увеличение выбросов, особенно в последние годы, примерно на 700 т. Динамика изменений выбросов по диоксиду серы и азота представлены на рис. 2.

Рис. 2. Динамика изменений выбросов диоксида серы и азота за 1999-2011 г.г.

Для постоянного наблюдения за состоянием атмосферы в городе УстьКаменогорске установлены 5 пунктов наблюдения за загрязнением (ПНЗ). Наблюдения и обработка данных с ПНЗ осуществляется сотрудниками РГП на ПХВ «Казгидромет» МООС РК по ВКО. ПНЗ 1 расположен по ул. Рабочая, 6, ПНЗ-5 по ул. К. Кайсенова, 30, ПНЗ-7 по ул. Первооктябрьская, 126, ПНЗ-8 по ул. Егорова, 6, ПНЗ-12 по пр. им. К. Сатпаева, 12.

Данные с ПНЗ г. Усть-Каменогорска за 2012 год представлены в таблице 2.

Таблица 2. Данные с ПНЗ г. Усть-Каменогорска (за 2012 год)

Номер поста

Наименование ЗВ

Фоновое содержание, мг/ м3

ПДК м.р.

Фоновое содержание, доли ПДК м.р.

ПНЗ-1, ул. Рабочая, 6

Пыль

0,6

0,5

1,2

Диоксид серы

0,189

0,5

0,38

Диоксид азота

0,17

0,085

2

ПНЗ-5, ул. Кайсе-

Пыль

0,3

0,5

0,6

нова, 30

Диоксид серы

0,167

0,5

0,33

Диоксид азота

0,14

0,085

1,65

ПНЗ-7, ул. Первооктябрьская, 126

Пыль

0,6

0,5

1,2

Диоксид серы

0,164

0,5

0,33

Диоксид азота

0,22

0,085

2,59

ПНЗ-8, ул. Егорова, 6

Пыль

0,4

0,5

0,8

Диоксид серы

0,183

0,5

0,37

Диоксид азота

0,16

0,085

1,88

ПНЗ-12, пр. Сат-

паева, 12

Пыль

0,3

0,5

0,6

Диоксид серы

0,153

0,5

0,31

Диоксид азота

0,15

0,085

1,76

Средние значения по 5 ПНЗ

Пыль

0,4

0,5

0,8

Диоксид серы

0,17

0,5

0,34

Диоксид азота

0,2

0,085

2,35

Анализ многолетних данных со стационарных постов наблюдений за загрязнением атмосферы показал, что с 2005 года усредненное содержание в атмосфере города по пыли уменьшилось с 1,5 до 0,8 долей ПДК м.р.по диоксиду серы с 0,51 до 0,34 долей ПДК м.р. По диоксиду азота, напротив, наблюдается существенное увеличение концентрации, с 1,6 до 2,35 долей ПДК м.р.

Динамика изменения содержания основных ингредиентов в атмосфере г. УстьКаменогорска с 2005 по 2012 г.г. приведена на рис. 3.

Рис. 3. Динамика изменения содержания основных ингредиентов в атмосфере г. УстьКаменогорска

Состояние суммарного загрязнения воздуха одновременно несколькими веществами, наблюдаемое в атмосфере города, оценивается по результатам анализов, отобранных на стационарных постах наблюдений с помощью комплексного показателя – индекса загрязнения атмосферы (ИЗА).

Основными критериями качества являются значения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в воздухе населенных мест. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида развитой промышленности в городе и насыщенности автотранспортом.

Индекс загрязнения атмосферы единичной примесью за определенный период определяется по формуле:

ИЗАi = (qi/ПДКi)

где qi – средняя концентрация iтого вещества за рассматриваемый период, мг/м3;

ПДКi – предельно допустимая среднесуточная концентрация iтого вещества, мг/м3;

Сi – безразмерная константа, соответствующая i-тому веществу. Принимается в зависимости от класса опасности данного вещества. Для примесей 1 класса опасности Сi = 1,7; 2 класса опасности Сi = 1,3; 3 класса опасности Сi = 1,0; 4 класса опасности Сi = 0,9.

Индекс загрязнения атмосферы суммарной примесью за определенный период определяется по формуле:

ИЗАi = ∑(qi/ПДКi)Ci

Из анализа статистических данных наблюдений за загрязнением атмосферы установлено, что в атмосфере городов обычно имеется 4-5 веществ, которые определяют основной вклад в создание высокого уровня загрязнения. Поэтому принимается к рассмотрению пять индексов с наибольшими ориентированными на ПДК значениями с учетом их класса опасности по отдельно взятым веществам, которые суммируются. Эта величина является комплексным индексом загрязнения атмосферы (ИЗА5).

В соответствии с существующими методами оценки среднегодового уровня, загрязнение считается низким, если ИЗА ниже 5, повышенным при ИЗА от 5 до 6, высоким при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким при ИЗА, равном или больше 14.

Например, чтобы рассчитать ИЗА диоксидом азота (2 класс опасности) за месяц, следует среднюю за месяц концентрацию (мг/ м3) разделить на 0,04 и полученное значение возвести в степень 1,3.

Динамика изменения ИЗА по г. УстьКаменогорску за 1990-2011 г.г. приведена на рис. 4.

Рис. 4. Динамика изменения ИЗА за 1990-2011 г.г.

Для оценки влияния выбросов предприятий цветной металлургии г. УстьКаменогорска на состояние атмосферного воздуха проведен расчет рассеивания вредных веществ в атмосфере от основных семи источников загрязнения атмосферного воздуха трех промышленных предприятий: УК МК ТОО «Казцинк», АО «Усть Каменогорский титано-магниевый комбинат», АО «Ульбинский металлургический завод».

Расчет концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы проводился с использованием программного комплекса «Эра 1.7». В программном комплексе «Эра» для расчёта приземных концентраций используется расчётный блок ЛБЭД-РК, согласованный с Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова и рекомендованный к применению в Республике Казахстан. Программный комплекс реализует методику [6].

Вклад в загрязнение атмосферы от основных промышленных предприятий (УК МК ТОО «Казцинк», АО «УК ТМК», АО «УМЗ») оказался незначительным. Концентрации диоксида серы составили 0,13 ÷ 0,38 долей ПДК, диоксида азота 0,19 ÷ 0,44 долей ПДК, пыли 0,03 ÷ 0,22 долей ПДК. Максимальная загрязненность атмосферы наблюдается в районе расположения ПНЗ 7 (ул. Первооктябрьская, 126). Это обусловлено розой ветров, обусловливающей рассеивание вредных веществ от высоких труб в район станции Защита.

Следовательно, влияние основных источников выбросов градообразующих предприятий цветной металлургии г. УстьКаменогорска находится в пределах установленных нормативов. Однако в городе наблюдается неблагоприятная обстановка по наличию в атмосфере диоксида азота с превышением до 2,35 долей ПДК м.р. Полученные расчетные данные дают основание утверждать, что эта ситуация обусловлена выбросами автотранспорта и индивидуальной жилой застройки с печным отоплением. Необходимо предпринимать меры по снижению негативного воздействия от данных источников.

В 2012 году Министерство здравоохранения Республики Казахстан выпустило новые санитарные правила [7], где максимально-разовые предельно допустимые концентрации по диоксиду серы и диоксиду азота были необоснованно завышены в 2,5 раза, до 1,25 и 0,2 мг/м3 соответственно. Ранее эти показатели составляли 0,5 и 0,085 мг/ м3. Это означает, что документально атмосферный воздух во всех промышленных городах Республики Казахстан приведен в удовлетворительное санитарногигиеническое состояние, т.е. к значениям ПДК м.р. На наш запрос в МЗ РК касательно обоснованности данных мер получен ответ, что это простая опечатка. Поэтому в статье новые показатели по данным веществам не учитывались. В срочном порядке необходимо скорректировать данные [7] по нормативным показателям диоксида серы и диоксида азота до прежних значений для недопущения дальнейшего ухудшения экологической обстановки в г. УстьКаменогорске.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Материалы сайта http:// www. kazzinc. com/.
  2. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) к проекту «Новая металлургия УК МК ТОО «Казцинк»». УстьКаменогорск, 2009.
  3. Материалы сайта http://www.ulba.kz/.
  4. Инвентаризация источников выбросов вредных веществ в атмосферу АО «УстьКаменогорский титано-магниевый комбинат». Усть-Каменогорск, 2009.
  5. Статистический сборник «Охрана окружающей среды и устойчивое развитие Казахстана». Агентство РК по статистике, 2012. – 180 с.
  6. Республиканский нормативный документ «Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ в атмосферном воздухе от выбросов предприятий», МООС РК, 2008.
  7. Санитарные правила «Санитарно эпидемиологические требования к атмосферному воздуху в городских и сельских населенных пунктах, почвам и их безопасности, содержанию территорий городских и сельских населенных пунктов, условиям работы с источниками физических факторов, оказывающих воздействие на человека», утвержденные Постановлением Правительства РК № 168 от 25.01.2012 года.
Год: 2013
Категория: Экология