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

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)

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.