Вступление (история открытия химических элементов, их свойств, появления новых знаний о них) – достойные самостоятельные занимательные истории, зачастую детективные.
(Не всё просто с контролем окружающей среды, дело в том, что и научный прогресс не стоит на месте, и качество приборов всё время повышается. Вместе с новыми знаниями открываются и новые проблемы, о которых люди даже не догадывались.)
Приведу пару исторических примеров.
Наверняка, все слышали, что смерть Наполеона Бонапарта связывают с отравлением мышьяком, именно это вещество нашли в его волосах. Долгое время велись поиски таинственного отравителя, а потом выяснилось, что в те времена в моду вошла ярко зелёная краска на стенах, которую готовили на основе солей мышьяка. В те годы никто не предполагал, что жить в таком интерьере не просто вредно, а опасно.
Другой пример, на протяжении многих столетий в косметологии использовались свинцовые белила, девушки болели чахоткой и умирали, и только через столетия выяснилось, что всему виной свинец.
Кстати в древнем Риме соли свинца использовали для подслащивания вина, т.к. при нагревании свинец придавал напитку сладковатый вкус, который в отсутствие сахара высоко ценился, к тому же такое вино долго не скисало.
Я буду говорить об аспектах темы применительно к вопросам городской экологии.
Слайд 1. Реестр химических веществ
На сегодняшний день периодическая таблица Менделеева состоит из 118 элементов, причём четыре из них, это элементы с атомными номерами 113, 115, 117 и 118 были вписаны сравнительно недавно 2015 году, так что всё ещё возможны новые открытия (справочно, все новые элементы короткоживущие).
Между тем количество различных соединений уже перевалило за 100 миллионов и чуть ли не каждый день добавляются новые соединения.
Всеобъемлющую базу данных по химическим соединениям, которая химикам известна как «Реестр CAS («КАС») номеров», поддерживает Химическая реферативная служба (Chemical Abstracts Service, CAS) — подразделение Американского химического общества. Каждое соединение получает уникальный номер и в настоящее время регистрационный номер CAS часто используется для однозначной идентификации химического соединения. Кроме индекса, каждое вещество также получает уникальное название, как правило, сконструированное по жёстким правилам номенклатуры химической реферативной службы.
На 8 апреля 2018 года в реестре Химической реферативной службы США (CAS) зарегистрировано 141 млн. химических веществ.
Сюда входят и лекарственные вещества, и их метаболиты (продукты биологического метаболизма или распада соединений), различные токсиканты (вещества или соединения, способные оказывать ядовитое действие), удобрения и другие вещества.
Слайд 2. Химический портрет Москвы
Что же важно применительно к городской экологии?
Химический портрет Москвы, и любой территории, формируется из четырёх основных составляющих.
К ним можно отнести: геохимию ландшафтов (то какие вещества преобладают в геологических породах и почвах), природные особенности состояния воздуха (например, наличие влияния моря, пустынь, вулканов и т.д.), природное состояние водотоков и водоемов.
Среди геохимических особенностей коренных геологических пород Москвы можно выделить повышенные содержания фосфора. Выше среднего по России находится и содержание марганца.
(свойства атмосферы определяются свойствами приходящей воздушной массы)
Я хотела бы рассказать о каждом из этих моментов применительно к Московскому мегаполису.
Слайд 3. Система мониторинга
140 миллионов веществ – что, надо контролировать все из них?
Мы знаем о содержании химических веществ по данным экологического мониторинга.
Система экологического мониторинга охватывает все среды. На территории города размещены 59 автоматические станции контроля загрязнения атмосферного воздуха, контроль ведётся по 20 параметрам. Помимо этого существуют передвижные лаборатории, которые отбирают пробы для лабораторного исследования на расширенный перечень веществ.
Система мониторинга воды предусматривает контроль по 40 показателям, есть и автоматическая станция, расположенная недалеко от Бесединского моста.
Мониторинг почв проводится по 26 параметрам на более чем 1300 площадках постоянного наблюдения на территориях различного функционального назначения.
Мониторинг зелёных насаждений включает 130 площадок постоянного наблюдения за состоянием древесно-кустарниковой растительности на различных типах территорий (транспортные зоны, жилые территории, парки, скверы, бульвары). Контролируются 18 параметров, в том числе рН и металлы.
Слайд 4. Экологическая значимость загрязняющих веществ
Что же нужно контролировать из 140 миллионов химических веществ?
При этом надо отдавать себе отчёт, что контроль должен быть достаточным и необходимым, а не избыточным.
Зависит от задач.
Контроль окружающей среды в последнее время ориентирован на вопросы здоровья населения. Мы руководствуемся знаниями о влиянии тех или иных загрязняющих веществ на здоровье.
Слайд 5. Правильный выбор вещества
Например, при контроле атмосферы принято ориентироваться на расчет «Индекса загрязнения атмосферы» в соответствии с директивой ЕС (Dir. 2008/50/ЕС) и рекомендациями Всемирной организации здравоохранения (Мониторинг качества атмосферного воздуха для оценки воздействия на здоровье человека). Для этого расчёта требуется контролировать 5 базовых загрязняющих веществ – CO (оксид углерода), O3 (озон), SO2 (Оксид серы), NO2 (диоксид азота), PM10 («ПиЭм 10»).
Почему выбраны именно эти вещества?
- повсеместно распространены
- Представляют потенциальный риск для здоровья
- Подлежат регулированию на национальном и международном уровне
Принимаются во внимание:
- источники воздействия и характеристики экспозиции (где именно проводить мониторинг)
- методы мониторинга (доступные технологии)
По каждому веществу:
Дело в том, что диоксид азота (NO2), как и СО (оксид углерода) образуется при сжигании любого вида топлива, и содержится в выбросах автотранспортных источников.
К проблемным веществам, требующих точного контроля, относятся и мелкие взвешенные частицы. Всемирной Организацией Здравоохранения взвешенные частицы, особенно их мелкие фракции с размерами менее 10мкм (РМ10), названы приоритетным загрязняющим веществом по влиянию на здоровье населения. Частицы мелкодисперсных фракций опасны тем, что способны проникать глубоко в дыхательную систему и накапливаться там, приводя к бронхо-лёгочным заболеваниям.
Стратегии мониторинга по веществам различаются.
Слайд 6. Запахи
Особое место в городской экологии – это контроль и регулирование запахов. Живя в городе, мы сталкиваемся с разными запахами. Среди них есть приятные: свежего хлеба, кофе, ванили. Есть раздражающие – краски, канализации, химии.
С научной точки зрения запах - это специфическое ощущение присутствия в воздухе летучих пахучих веществ, обнаруживаемых химическими рецепторами обоняния, расположенными в носовой полости животных и людей.
Почему же оно специфическое? Дело в том, что все мы имеем разную чувствительность к запахам и по-разному их ощущаем. Кто-то с удовольствием прогуливается между полок в парфюмерном отделе, а кто-то не может даже пройти мимо дверей подобного магазина, это говорит о чувствительности.
А вот пример про ощущения: возьмём запах кофе, как установили учёные это один из запахов, к которому практически нет равнодушных. Между тем, если мы разложим запах кофе на химические составляющие, то насчитаем более 900 индивидуальных органических соединений. По отдельности многие эти элементы имеют свой уникальный запах, но, только взаимодействуя друг с другом в определённых пропорциях, образуют тот самый знакомый всем аромат.
При старении книг происходит медленное разрушение целлюлозы (а иногда и лигнина), входящих в состав бумаги, и образование летучих органических веществ. Основные вещества, определяющие запах старых книг: толуол - сладковатый запах, ванилин - запах ванили, 2-этилгексанол - цветочный запах, этилбензол - сладковатый запах, бензальдегид - миндальный запах и другие.
Например, весной и после дождя ощущается запах «мокрой почвы». Таким запахом обладает вещество геосмин. Это вещество образуется в почве в результате жизнедеятельности некоторых почвенных микроорганизмов. Мы можем уловить его запах в воздухе (в концентрации 0,000000000005% или 10-12) в очень маленьких количествах, примерно на уровне пикограммов (одна триллионная часть грамма) и в водном растворе (в концентрации 0,00000001%): впечатляет, согласитесь. Считается, что такую чувствительность к геосмину мы приобрели в результате эволюции: животные при помощи этого запаха находили источник воды или успевали укрыться от мощных ливней. (Справочно: Для этого запаха в середине прошлого века даже было придумано специальное слово, что случается крайне редко: петрикор (petrichor, от греч. πέτρα - камень и and ιχώρ - сила богов).
Есть вещества, которые мы ощущаем в очень малых, совершенно не опасных для здоровья концентрациях, например меркаптаны, их даже используют для одорации природного газа (который не имеет запаха), что бы можно было почувствовать утечку.
Существуют вещества, которые ухудшают комфортность жизни вследствие неприятного запаха, я говорю о соединениях серы. Самое известное из них - сероводород, который образуется при гниении, а также встречается в газах, сопутствующих нефти.
Есть же вещества, которые не обладают сильным запахом, но являются вредными для здоровья (например, угарный газ СО, правда в Московской атмосфере он содержится в концентрациях существенно ниже ПДК).
Именно по причине сложного состава и разной чувствительности к запахам так сложно с ними работать, очень много составляющих надо найти, очень много нюансов учесть.
Регулирование запахов
Слайд 7. Загрязнение атмосферы
Теперь рассмотрим, как же обстоят дела с содержанием вредных химических веществ в атмосферном воздухе.
Уровень загрязнения атмосферы создается в результате поступления выбросов вредных веществ от всех источников на территории города и атмосферных процессов, влияющих на перенос и рассеивание этих веществ от источников загрязнения. Атмосфера - единое целое, над городом она не подразделяется на отдельные изолированные объемы воздуха. Поэтому любая примесь, поступающая в атмосферу, обычно содержится в любой части города. Варьирует лишь величина ее концентрации в атмосфере.
Поэтому Миф: грязные и чистые районы.
Если говорить о влиянии города, то в Москве на долю автотранспортных средств, приходится более 90% выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
Вносит свой вклад и промышленность. По данным Мосгорстата в 2017 году на территории Москвы функционировали свыше 480 предприятий, на которых зарегистрировано порядка 28 тыс. стационарных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
И третьей составляющей загрязнения служит трансграничный перенос, ещё его называют «дальний перенос». Например, привнесённые мелкие взвешенные частицы с других территорий, составляют порядка 30% от общего загрязнения в городе Москве.
Слайд 8. Структура автопарка города Москвы по видам и по экологическим классам
Автотранспорт является основным источником загрязнения атмосферного воздуха в Москве. Сегодня автопарк города составляет более 4,5 млн ед. автотранспортных средств. С учетом всего Московского региона количество автотранспортных средств оценивается на уровне 7,5 млн ед. Это составляет порядка 13,5 % от всего автопарка России.
Автотранспорт выбрасывает целый букет различных загрязняющих веществ. Это и оксиды азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен и др. Некоторые из них являются токсичными.
В течение последних 10 лет за счет постепенно вводившихся в Европейских странах, а затем и в России требований к экологическим характеристикам производимого автотранспорта произошло существенное обновление легкового автопарка Москвы. Сейчас автотранспортный парк Москвы самый экологичный в Российской Федерации и постоянно улучшается. Более 62 % автотранспортных средств в городе Москве соответствуют стандарту экологического класса Евро-4 и выше. По сравнению с 2010 годом их доля увеличилась более чем в 2 раза.
Обновление автопарка города это не только снижение общего объема выбросов. Экологические классы двигателей регулируют содержание отдельных вредных загрязняющих веществ в выхлопных газах.
Для сравнения дизельные двигатели Евро-5 выбрасывают на 30% меньше оксидов азота и в 5 раз меньше взвешенных частиц (РМ).
Слайд 9. Основные меры снижения выбросов загрязняющих веществ от автомобильного транспорта
Эти знания – основа для природоохранных мер.
С 2010 года Правительство Москвы ведет активную планомерную политику в области снижения загрязнения воздуха от автотранспорта.
Одно из основных условий снижения выбросов от автотранспорта – улучшение условий движения на дорогах. (Общеизвестный факт, что максимальные выбросы от автотранспорта происходят при так называемом «старт-стоповым» режиме).
За счет строительства и реконструкции дорог и развязок, регулирования парковочного пространства, развития общественного транспорта средняя скорость движения в городе выросла на 16%. При таком увеличении скорости движения удельные выбросы легковых транспортных средств снижаются на 20-50% по основным загрязняющим веществам – это и диоксид азота, и оксид углерода.
Влияет и структура парка: С 1 января 2017 года на МКАД и территорию города в пределах МКАД запрещен въезд грузовых транспортных средств ниже 2 экологического класса, а в пределах ТТК – ниже 3 экологического класса. С 1 сентября 2015 года введен запрет на въезд в город Москву автобусов ниже 3 экологического класса.
Слайд 10. Структура выбросов загрязняющих веществ по типам автотранспортных средств
Часто приходится выбирать из возможных мер только одну или несколько. И здесь необходимо более детальное знание о характеристиках источников выбросов.
Пример. К проблемным (приоритетным) веществам, требующим дополнительных мер по снижению выбросов сейчас можно отнести, в первую очередь мелкие взвешенные частицы. Одним из основных источников поступления взвешенных частиц в атмосферный воздух является автотранспорт, работающий на дизельном топливе. В отдельных крупных городах Европейского Союза реализуются мероприятия, направленные на полный отказ от использования дизельного топлива (Мадрид, Париж, Мюнхен и др.).
Более 50 % выбросов взвешенных частиц, связаны с «тяжелым» грузовым автотранспортом, с учетом автобусов суммарный вклад тяжелого дизельного автотранспорта по мелким взвешенным частицам составляет более 80%.
В структуре выбросов оксидов азота их суммарный вклад приближается к 50%. Дизельный автотранспорт вносит также преобладающий вклад в выбросы диоксида серы в атмосферный воздух. Но концентрация диоксида серы вблизи автотрасс в Москве находится на минимальном уровне. Среднегодовые концентрации не превышают 0,003 мг/м3 (2017 г.) (0,004 мг/м3 – 2018 год), повторяемость превышений менее 0,1%.
В целом можно сделать вывод, что применение мер, направленных на снижение выбросов взвешенных частиц и оксидов азота от тяжелого дизельного транспорта можно рассматривать в качестве актуальной экологической задачи в Москве.
(про газомоторное топливо)
Слайд 11. Результаты транспортной политики Москвы
По экспертным оценкам суммарные выбросы от автотранспорта снизились на 140 тыс. тонн. Мы чувствуем это, просто гуляя по городу.
Данные мониторинга показывают, что с 2010 года вблизи автотрасс концентрации оксида углерода снизились в 2,2 раза, оксида азота – в 1,9 раз.
По сравнению с 2015 годом содержание в атмосферном воздухе вблизи автотрасс мелких взвешенных частиц РМ10 снизилось на 30%, диоксида серы в 2 раза.
2015 год в какой-то степени можно считать переломным для экологии Москвы. Несмотря на рост автопарка впервые за весь период измерений на автоматических станциях контроля загрязнения атмосферы в Москве прекратился рост загрязнения воздуха диоксидом азота и началось снижение его содержания в воздухе Москвы. С 2014 года среднегодовые концентрации диоксида азота вблизи автотрасс снизились на 15%.
Слайд 12. Предприятия Москвы
В 2017 году выбросы загрязняющих веществ составили по Москве около 60 тыс. тонн (углерода, азота, соединения серы, летучие органические соединения и т.д.).
В структуре выбросов по химическим веществам более половины выбросов -51% приходится на оксиды азота, 19% на летучие органические соединения (ЛОС), 14% на оксид углерода, 7% на диоксид серы, 6 % на газообразные углеводороды без ЛОС (например, метана).
На специфические загрязняющие вещества, (к которым относятся хлористый водород, сероводород, аммиак и т.д. ) приходится 17121 тонна.
В разрезе промышленных производств максимум выбросов оксидов азота приходится на предприятия топливно-энергетического комплекса. Выбросы летучих органических соединений характерны в основном для предприятий нефтеперерабатывающей и химической промышленности.
Слайд 13. Предприятия Москвы (Топливно-энергетический комплекс)
В Москве реализуется планомерная работа по снижению выбросов от промышленных объектов.
И в первую очередь хотелось бы сказать о модернизации энергетического комплекса Москвы.
Москва – один из самых холодных мегаполисов мира. При этом Московская энергетика, практически самая чистая, так как основным видом топлива является природный газ. Только в зимние пики холода ТЭЦ переходят на мазут, который является резервным топливом.
При переходе на мазут в атмосферу выбрасывается диоксид серы, правда его концентрации даже в холода существенно ниже предельно допустимых концентраций.
Новые энергоблоки, устанавливаемые на ТЭЦ, более экономично расходуют природный газ: удельный расход топлива на выработку энергии примерно на 30% ниже по сравнению с обычными.
В настоящее время это очень существенный шаг в сторону экологизации.
Слайд 14. Предприятия Москвы (МНПЗ)
Второй крупный природоохранный проект, реализуемый промышленностью Москвы – это модернизация и реконструкция Московского нефтеперерабатывающего завода (МНПЗ). Срок полной реализации программы – 2020 год. Программа направлена на улучшение качества выпускаемых нефтепродуктов и повышение производственной эффективности.
Экологический эффект от модернизации подтверждается данными автоматических станций контроля загрязнения атмосферы. За период с 2014 по 2018 год средние концентрации сероводорода уменьшились в 1,5 раза, продолжительность превышений снизилась в 4,5 раза, а повторяемость превышений норматива по сероводороду в 5,7 раза, максимальные концентрации сероводорода сократились в 2,9 раз.
Слайд 15. Трансграничный перенос
Как уже упоминалось, загрязняющие вещества поступают в атмосферу не только от местных источников, но и в результате процессов переноса. При этом вещества могут пересекать не только региональные, но даже национальные границы и загрязнять территории других государств.
Основную роль в трансграничном загрязнении практически повсеместно играют атмосферные выбросы из других регионов , а также лесные пожары.
Воздушный перенос загрязнений в последние годы вызывает значительные международные проблемы. Перенос загрязнений на территорию других стран, или трансграничный перенос, не предусмотрен традиционными нормами международного права. Однако его уже не удается не замечать. Например, все знают, что кислые дожди наносят значительный ущерб природе.
Слайд 16. Пыль
Одним из основных веществ загрязнителей, который поступает в город с трансграничным переносом, является пыль мелкодисперсных фракций или взвешенные частицы, которые принято обозначать латинскими буквами PM (Particulate Matter), это очень распространённый для крупных городов и промышленно развитых регионов загрязнитель воздуха.
PM - это столь малые частицы, что даже в условиях полного штиля (отсутствия ветра) они не оседают, а остаются в воздухе во взвешенном состоянии. Опасность PM определяется их диаметром: чем частица меньше, тем легче она проникает в дыхательные пути человека. В соответствии с рекомендациями ВОЗ взвешенные вещества являются приоритетными для мониторинга атмосферного воздуха загрязнителями, по причинам того, что по ним отсутствует порог безопасного воздействия, любое их количество наносит вред здоровью и их концентрации напрямую связаны с развитием сердечно-сосудистых, респираторных и онкологических заболеваний.
Содержание пыли в воздухе мегаполиса, обусловленное трансграничным переносом воздушных масс, в наименее «пыльные» периоды это количество составляет около 15÷40 мкг/м3 и становится выше в годы более высокой вулканической активности.
Эту величину могут многократно увеличивать крупные лесные пожары. Например, в августе 2010 года во время лесных пожаров в Московском регионе в отдельные дни в городе содержание пыли превышало средние показатели в десятки раз.
Однако и без столь значительных событий содержание пыли может меняться, даже в течение одних суток. В Москве проводится мониторинг, как количества, так и состава пыли мелкодисперсных фракций, если говорить о максимально «пыльных» периодах года, то это, несомненно, апрель, когда снег сошел, а зелёный покров ещё не сформировался, если же рассматривать сутки, то периоды наибольшего количества пыли обычно соответствуют всем известным «часам пик».
Характер распространения пылевых частиц в атмосфере зависит от их размера. Крупные частицы и часть средних (размером более 10 мкм) оседают в течение нескольких часов или немногих суток и поэтому, как правило, переносятся на относительно небольшие расстояния (хотя в некоторых случаях они могут преодолевать и сотни километров, если пыль оказалась на значительной высоте). Более мелкие частицы (высокодисперсная фракция) могут удерживаться в атмосфере до 10÷20 суток и распространяться за это время по всему полушарию.
Интересно, что для большинства стран Европы присутствие в воздухе мелкодисперсной фракции взвешенных частиц (размером менее 2,5 мкм) обусловлено в основном трансграничным переносом пыли. В половине европейских стран 3/4 всей мелкодисперсной атмосферной пыли принесено от соседей. Лишь в России, Турции и Испании вклад собственных выбросов в общее загрязнение мелкодисперсными взвешенными частицами превосходит вклад пыли, принесённой извне.
Слайд 17. Состав Московской пыли
Если говорить о составе Московской пыли, то он также не однороден.
Вообще атмосферные аэрозоли (именно так правильно называть пыль) бывают разного химического состава. Это соединения кремния (основной элемент заемной коры), бериллия, алюминия, кадмия и других металлов, продукты износа дорожного покрытия и неполного сгорания топлива (угольные частицы и сажевый аэрозоль), споры микроорганизмов и пыльца растений, другие частицы органического происхождения.
Например, если проводить отбор пыли в непосредственной близости от оживленных автомагистралей, то в пыли будут обнаруживаться свинец, медь и цинк. Запрет на бензин с присадками, содержащими свинец, привел к снижению его выбросов.
При этом количество этих элементов в пыли столь мало, что нам приходится анализировать так называемые объединённые пробы за неделю, а иногда и за месяц.
В пыли от пожаров обнаруживается значительное количество включений сажи и бенз(а)пирен.
В весенний период пыль в Москве приобретает зеленоватый цвет, т.к. в ней содержится пыльца цветущих растений. В начале января в пыли возрастает количество некоторых металлов, таких как хром, кобальт, никель, это связано с повсеместным использованием фейерверков, которые окрашены в различные цвета именно солями металлов.
Слайд 18. Мониторинг водных объектов (по веществам)
В систему мониторинга водных объектов входит и контроль за водными объектами, который предусматривает ежемесячный отбор и анализ проб воды на 24 самых крупных водных объектах (реки Москва, Сетунь, Сходня, Яуза, Пахра, Десна и их притоки) в 66 контрольных створах.
В рамках мониторинга контролируются показатели, по которым есть потенциальная опасность превышения допустимой концентрации. Сейчас это 40 показателей, таких как рН, прозрачность, растворенный кислород, взвешенные и органические вещества (по ХПК и БПК), биогенные элементы (соединения азота и фосфора), металлы, нефтепродукты, ПАВ.
При этом практически каждое вещество является своеобразным индикатором хозяйственной деятельности.
К примеру, повышенное содержание металлов и нефтепродуктов указывает на поступление загрязненного стока с территории автодороги. Присоединение к этим веществам повышенного значения по ХПК указывает, что это в водные объекты поступает производственный сток. Поскольку ХПК характеризует по большей части содержание трудноокисляемой органики (спирты, различные масла, продукты лакокрасочных производств и прочие). Повышенное содержание показателя БПК указывает на поступление коммунально - бытовых сточных. При этом если еще наблюдаются высокий значения аммонийного азота, то можно предположить что загрязнение «свежие».
Повышенное содержание хлоридов и натрия является результатом использования противогололедных реагентов. Однако такие повышения не вызывают нарушения установленных нормативов и являются сезонными.
Совокупный набор превышений по различным показателям представляет собой своего рода «формулу загрязнения», которая позволяет определить предположительный источник загрязнения.
Слайд 19. Что привносит город (Трансграничный перенос (вода))
Город – это 12 миллионов жителей, это 6 млн куб в сутки канализационных стоков.
В черте города существенно увеличивается содержание биогенных элементов, причиной поступления которых являются сточные воды коммунально-бытовой канализации (аммоний азот, нитратный азот, нитритный азот, фосфаты по фосфору), также увеличивается содержание веществ, характерных для качественного состава поверхностного стока, поступающего с территории автодорожной сети, жилой застройки, территорий промышленных и производственных предприятий, это взвешенные вещества, нефтепродукты и различные металлы. Увеличиваются в черте города эти показали до 10 раз.
Река — живой организм, который имеет способность к самоочищению. Физико-химические и биологические процессы, происходящие в водном объекте, способны нейтрализовать большую долю поступившего загрязнения, прибрежная растительность, выделяя кислород и другие соединения, непосредственно участвует в разложении загрязняющих веществ, способствует самоочистке водоемов. К примеру, в реке Москве на расстоянии около 10 км по течению ниже города уровень загрязнения существенно снижается до уровня «входа» в город.
Это не значит, что со сточными водами может быть сброшено бесчисленное количество загрязнения. Это значит, что в реке всегда устанавливается биохимическое равновесие. Поступившие загрязняющие вещества окисляются и разлагаются. Но чем большее количество загрязнения поступает в водоем, тем сильнее падает скорость процессов самоочищения, вплоть до полной их остановки. Поэтому злоупотреблять возможность рек к самовосстановлению нельзя.
Слайд 20. Динамика состояния водных объектов
В целом по водным объектам города Москвы отмечается долгосрочная динамика улучшения состояния. Качество воды соответствует установленным нормативам культурно-бытового водопользования.
В последние годы удалось достичь существенного снижения влияния стоков коммунально-бытовой канализации на качество воды в реке Москва (экологический эффект реконструкции КОС). После 2015 года (введение в эксплуатацию основных реконструированных мощностей) наблюдается устойчивая динамика снижения содержания биогенных элементов. Общее снижение составило более 40 %.
Реализуемые в городе мероприятия по повышению эффективности коммунальной уборки городских территорий, в том числе применение вакуумной техники и благоустройство территории позволили существенно сократить нагрузку на водные объекты. По веществам, поступающим в водные объекты с поверхностным стоком, несмотря на существенное увеличение в последние годы объемов строительных работ и количества строительных площадок в городе (новые линии метрополитена, транспортные развязок и автомагистрали, реорганизация промзон), концентрации взвешенных веществ, металлов и нефтепродуктов в целом находятся на уровне средних за последние 5 лет наблюдений. Динамика ухудшения качества не фиксируется.
В долгосрочной динамике (более 10 лет) отмечается снижение уровня загрязнения нефтепродуктами и металлами после 2011 в сравнении с предшествующим периодом почти вдвое.
Слайд 21. Почва
Роль почвы в городской экосистеме очень разнообразна - она влияет на химический состав подземных вод, связывает загрязняющие вещества, производит и регулирует содержание углекислого газа, кислорода и азота в воздухе.
По основным химическим показателям почвы города значительно отличаются от природных аналогов. Основное отличие – это повышенные концентрации металлов и присутствие органических загрязнителей (которые в чистой природной почве вообще не обнаруживаются).
Первое, что приходит на ум при ответе на вопрос: зачем нужно изучать состав почв? Это, конечно, пригодность почвы для роста растений. Кроме этого загрязненная почва, может напрямую (а не только опосредованно - через потребление загрязненной растительной продукции) влиять на здоровье человека.
(Например, есть такое понятие, как геофагия – употребление в пищу земли. Ученые установили, что в организм маленьких детей 1-4-летнего возраста в процессе их обычной жизни (игры, прогулки) в среднем попадает 24-26 мг почвы в день!)
У нас в Москве с 2005 года ведутся регулярные исследования почв. Наша наблюдательная сеть состоит из более, чем 1300 площадок, каждый год обследуется около 300 участков. Насколько мне известно, аналогов нашей системе почвенного мониторинга в мире практически нет. Подобные исследования проводятся в Нью Йорке Институтом городских почв, но только с 2015 года.
Слайд 22. Мониторинг почв и положительная динамика
В рамках мониторинга в московских почв контролируется содержание 10 тяжелых металлов и металлоидов, органических токсикантов – бенз(а)пирена и нефтепродуктов.
Когда мы только начинали проводить мониторинг почв в Москве, обнаружили целый букет проблем – высокий уровень загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами, засоление.
В 2005 году только в 4 административных округах Москвы был слабый (допустимый) уровень загрязнения почв по величине специального геохимического показателя – суммарного показателя загрязнения. А сейчас почва на 96 % наблюдательных площадок имеет незначительный уровень загрязнения тяжелыми металлами. В 5 раз снизилось содержание нефтепродуктов, в 4 раза содержание опасного органического токсиканта бенз(а)пирена – это очень хорошие показатели, которых удалось достичь благодаря целенаправленной экологической политике – в первую очередь улучшению качества моторных топлив, развитию дорожно-транспортной сети, введению ограничений на движение транспорта низкого экологического класса.
Начиная с 2011 года в Москве в качестве противогололедных реагентов стали использоваться экологичные многокомпонентные смеси, в которых основное действующее веществ - хлорид натрия частично заменен щадящими для почв веществами - хлоридами кальция, калия и биоразлагаемым компонентом - формиатом натрия.
Чтобы проиллюстрировать, насколько эта мера действенна, приведу один пример.
До присоединения к территории Москвы, на города Троицк и Щербинка не распространялось требования московского законодательства, основным реагентом при уборке дорог Троицка и Щербинки на протяжении многих лет была техническая соль и песок.
Когда мы проводили мониторинг в 2013 году, обнаружили, что незасоленных проб почвы в Троицке и Щербинке было в 1,5 раза меньше, чем в Москве. С переходом на новый состав реагентов, состояние почв в этих городах значительно улучшилось, начиная с 2014 года, и по настоящее время засоления почв не выявляется.
Слайд 23. Супертоксиканты
(Если многие загрязнения разносятся по воздуху или с водой, то супертоксиканты распространяются по всей планете через пищевые цепочки.)
Хочу добавить еще несколько слов о супертоксикантах – это особо опасные органические вещества, которые при попадании в окружающую среду не разрушаются в течение длительного времени (многих лет) и обладают способностью накапливаться в живых организмах по мере продвижения в пищевой цепи.
Меры по глобальному контролю за стойкими органическими загрязнителями привели к созданию всемирного соглашения - Стокгольмской конвенции, которую наша страна ратифицировала в 2011 году.
Москва провела первые исследования по содержанию стойких загрязнителей в почве значительно раньше – в 2006 году, мы сработали «на опережение». Особое внимание в наших исследованиях мы уделяем анализу диоксинов – канцерогенных веществ, которые в основном образуются при высокотемпературном сжигании твердых бытовых, промышленных и медицинских отходов, в качестве побочного продукта горения в двигателях внутреннего сгорания, поэтому в незначительных количествах соединения группы диоксинов всегда присутствуют в почве территорий с развитой транспортной инфраструктурой.
Вопросы возможного диоксинного загрязнения часто поднимается в блогах общественных организаций и инициативных групп граждан и, к сожалению, в основном это бездоказательные выводы, «страшилки» для людей.
Однако, в условиях города природной средой, загрязнение которой влияет на здоровье человека, является в первую очередь атмосферный воздух. По данным Всемирной организации Здравоохранения основной источник поступления диоксинов в организм человека – это продукты питания (90-95%), с воздухом поступает 3,5 %, с почвой - только 1,3 %.
Наши последние исследования, которые мы провели в конце 2018 года, показали, что в воздухе концентрация диоксинов не превышала 0,33 ПДК, а в почве – 0,5 ОДК. При этом, повторюсь, нормативы качества в почв в России очень жесткие, в почвах жилых зон в Финляндии и Австрии допустимым считается содержание диоксинов в 2 раза выше, в Нидерландах – в 7 раз выше.
Поэтому могу с полной уверенностью вас успокоить – никакой «диоксиновой» опасности в Москве для нашего с вами здоровья нет.
Слайд 24.
Знание о химическом составе – выход на управляющие решения.
Пример. Все мы понимаем важность видового разнообразия, тем более в городе, все мы знаем, что перепревшая листва это гумус, но, к сожалению, исследования показали, что листва деревьев в городской застройке (особенно, если они растут рядом с оживлёнными улицами) содержит много тяжёлых металлов и, перегнивая, она вызывает повторное загрязнение.
Актуальная задача: Ещё одной проблемой города является поиск неизвестного источника загрязнения. Это действительно сложная работа, т.к. существуют промышленные зоны, где сосредоточено несколько предприятий, к сожалению, не всегда у них учтены все возможные выбросы. Жители жалуются на наличие непонятного запаха, приходится проводить целую научную работу по поиску веществ, а затем и тех, кто их выбрасывает.
Слайд 25. Лаборатория
Такой поиск был бы невозможен без специализированной химической лаборатории. Не буду скрывать, это одна из лучших лабораторий в стране. Приборный парк насчитывает более 300 единиц техники, из которых более 50 относятся к аналитическому оборудованию.
Например, при исследовании воздуха не обойтись без газовой хроматографии, а такой прибор как хромато-масс спектрометр в умелых руках как раз и помогает в поиске неизвестного вещества.
В лаборатории установлена первая в России автоматическая взвешивающая система AWS-1 марки Derenda производства Германии (далее АВС) была разработана для гравиметрического определения и документирования содержания мелкодисперсной пыли в атмосферном воздухе в соответствии с требованиями стандартов ЕС. Среди всех количественных анализов пыли мелкодисперсных фракций гравиметрия признана как референсный метод, т.е. метод сравнения. Система не только взвешивает фильтры, она термостатирует их (выдерживает при определённой температуре и влажности) и шифрует нанося код перфорацией по краю фильтра.
Количественное определение содержания металлов в различных средах проводится методами атомно-абсорбционной спектроскопии и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Количественное определение полиароматических углеводородов, в частности бенз(а)пирена, проводится методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Мы тесно сотрудничаем и с другими лабораториями, например анализ на содержание диоксинов проводит для нас Научно-технический центр радиационно-химической безопасности и гигиены ФГУП НТЦ РХБГ ФМБА России (Федеральное государственное унитарное предприятие, Научно-технический центр, Радиационно-химической безопасности и гигиены, Федерального МЕдико-биологического агентства).
Также мы тесно сотрудничаем и с МГУ.
Вообще стараемся идти в ногу со временем.
Слайд 26. Заключение
В экологии очень важен обоснованный выбор природоохранных мероприятий. Они «строятся» из знания о том, какие экологические проблемы являются приоритетными, какие загрязняющие вещества наиболее приоритетные к снижению.
В Москве подходы к контролю химического состава окружающей среды таковы, что можно говорить о высокой научной обоснованности (и эффективности) тех мер и мероприятий, которые лежат в основе государственных программ города Москвы.
Е. Г. СЕМУТНИКОВА, заместитель руководителя Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы.
