Красноярск участвует в программе "Чистый воздух", куда так хочет попасть Абакан (Хакасия). Реально ли в рамках программы снизить вредные выбросы на 20%, и адекватна ли существующая оценка загрязнения? Об этом - в интервью с математиком.
Годовые выбросы бенз(а)пирена от красноярских ТЭЦ в пять раз меньше, чем от домашних печей (13 кг против почти 70 кг), а неудачно спроектированная дорожная развязка может загрязнять приземный слой атмосферы в разы больше, чем эмиссия промышленного предприятия-гиганта.
Об этом в интервью sibgenco.oline заявил кандидат технических наук, доцент Сибирского федерального университета, руководитель A2 research & development lab Алексей Романов. Он предложил свою математическую модель учета выбросов, адаптированную специально для Красноярска.
- В настоящий момент в России реализуется программа «Чистый воздух», согласно которой в 12 городах страны объем вредных выбросов в атмосферу должен сократиться на 20%. Прокомментируйте эти KPI, насколько они адекватны и амбициозны?
- Это непростой вопрос, для ответа требуется комплексная оценка реальной картины в городах, принимающих участие в эксперименте. Все зависит от подходов, поскольку природа загрязнения воздуха в промышленных агломерациях можно сказать индивидуальна (характерна для каждого отдельно), то результат будет во многом завесить от качества применяемых методик. Например, в Красноярске Росприроднадзор определил свыше 50 контрольных точек, на которых ведутся замеры (контроль за качеством атмосферного воздуха по ряду показателей). По ним и будут делаться в 2024 году выводы о достигнутых или не достигнутых KPI.
На мой взгляд, у Росприроднадзора сегодня нет технологии, которая позволила бы оценить вклад каждого отдельного источника выбросов, конкретной трубы, в загрязнение окружающей среды в контрольную точку; иными словами, применяемая методика не позволяет отследить, какой источник ответственен за вклад в концентрацию загрязняющих веществ и ее превышение, в какой пропорции. Контролирующее ведомство производит общие замеры, которые дают представление о проблеме и не более того. По аналогии с медицинской терминологией: лишь постоянно измеряя температуру тела пациента невозможно описать анамнез, одного превышения температуры как показателя недостаточно для постановки диагноза и определения протокола лечения; мы можем измерять температуру хоть каждый час, но причины этого повышения не узнаем, поскольку необходимо более сложное комплексное исследование.
Точно также и в рамках этого эксперимента: 50 с лишним контрольных точек в городе - это хорошо, но нужна и дополнительная диагностика. Важно понять, кто и в каком объеме осуществляет выбросы, и, соответственно, какой объект и на сколько должен сократить эмиссию, чтобы общий объем загрязнения воздуха снизился на 20%? При существующем подходе гарантировать снижение сложно, это нетривиальная задача со многими неизвестными, и результат эксперимента не предсказуем. Для того чтобы ее ставить, все-таки неплохо было бы сначала провести общую диагностику.
- Насколько трудно оценить вклад каждого эмитента в общую картину выбросов?
- Оценить интегрально - по валовым показателям, нетрудно, однако этого показателя недостаточно для диагностики. Города - это сложно устроенные пространства. Например, мой родной Красноярск растянут вдоль Енисея на тридцать с лишним километров, в нем множество микрорайонов, есть приграничные территории малоэтажной застройки, формально не относящиеся к городу, но активно загрязняющие его приземный слой. В городе много промышленных предприятий, объектов большой и малой энергетики. И оценивать вклад каждого источника, исходя из показателя валовых выбросов, просто некорректно.
Мы, например, считали, что годовые выбросы бенз(а)пирена от ТЭЦ в пять раз меньше, чем от домашних печей (13 кг против почти 70 кг). При этом основная масса загрязняющих веществ из частных труб распространяется в приземном слое - в двух метрах над поверхностью земли и оседает в селитебной зоне практически по всей площади города.
Неудачно спроектированная дорожная развязка или неэффективная котельная также в конкретной точке города могут вносить больший вклад в загрязнение, чем промышленный гигант, находящийся поблизости. А по логике Росприроднадзора именно гигант должен провести модернизацию, чтобы сократить эмиссию на 20%. При этом малые котельные и загазованные дороги никуда не исчезнут. Соответственно KPI федеральной программы может быть не достигнут.
- Разве в рамках федеральной программы «Чистый воздух» не предусмотрено обновление общественного транспорта и закрытие котельных?
- Программа изначально предусматривает делегирование принятия решений региональным властям. В Красноярске в публичном пространстве заявлены планы по снижению выбросов в результате модернизации промышленных предприятий и объектов энергетики. Также руководители города стимулируют вывод неэффективных котельных с переподключением потребителей к центральному отоплению и обновление общественного транспорта. Однако закрытие объектов малой энергетики (кочегарок) могло бы идти более быстрыми темпами, а что касается общественного транспорта, то темпы также не самые обнадеживающие: наряду с появлением нескольких обновленных электротранспортных средств в рамках программы, в город передали десятки московских автобусов, не соответствующих столичным экологическим требованиям. Сами понимаете, что такой подход несколько неубедителен.
- На ваш взгляд, 50 контрольных точек, где осуществляются замеры, достаточно для Красноярска?
- Я думаю, что вполне достаточно, они выбирались экспертным образом региональным министерством экологии и Росприроднадзором. Повторюсь, дело не в количестве точек, а в отсутствии конкретных оценок по выбросам эмитентов. Пункт мониторинга может находиться на границе санитарно-защитной зоны теплоэнергетического предприятия, высота труб которого 120, 160 и больше метров, соответственно, все выбросы уносятся за километры от источника. При этом существенный вклад в загрязнение в этой зоне вносят дымовые печи частных домовладений. Этот вклад может достигать 70%. Но регулирующие органы будут давить на того, кто валово выбрасывает больше и требовать снижения эмиссии от ТЭЦ на 20%.
- Вы предложили свою методику оценки вклада каждого источника выбросов в загрязнение окружающей среды. В чем ее суть?
- Это единственная модель учета, которая позволяет отследить эмиссию в каждой конкретной точке города буквально по часам. Мы с точностью можем сказать: 20% выбросов осуществляет предприятие «А», 30% приходится на предприятие «Б», остальное - это автотранспорт, автономные источники теплообеспечения, и др. неустановленные источники. Разработанная нами математическая модель позволяет рассчитать эмиссию с учетом различных погодных сценариев.
- Я правильно понимаю, что вы можете рассчитать объем вредных выбросов в сутки для каждого промышленного предприятия при температуре -10, северо-западном ветре 3-8 м/сек?
- Совершенно верно, при этом наши расчеты еще более сложные. Мы можем посчитать почасовую концентрацию выбросов с учетом работы каждого предприятия. Это важно для периода неблагоприятных метеоусловий (НМУ), когда устанавливается штиль, рассеивания не происходит и в городах накапливается критическая концентрация вредных веществ. Наша информация была бы чрезвычайно полезна для регулятора с точки зрения контроля и рекомендаций по снижению выбросов.
Второй важный момент, это парциальный вклад каждого эмитента на уровне приземного слоя, 10-20-50 метров. Эта информация была бы полезна при планировании дальнейшего развития города, потому что высотная застройка перераспределяет ветровое поле и также влияет на рассеивание выбросов. Те исследования, которые мы проводим, могли бы качественно улучшить ситуацию и с точки зрения проектирования городской среды, и с точки зрения взаимодействия с эмитентами выбросов.
- Пока комплексного исследования не проведено, как вы сами оцениваете вклад каждого источника выбросов в создание черного неба над Красноярском?
- Мне не очень нравится это определение, потому что понятие «черное небо» - это идеологема. Но я понимаю его эмоциональную характеристику и с уважением отношусь к тем, кто озабочен неблагоприятной экологической обстановкой в нашем городе.
Что касается конкретных вкладов разных источников в общую картину загрязнения, то мы делали расчеты и увидели, что ситуация меняется в зависимости от погодных условий. Как только температура опускается до -30 градусов, устанавливается штиль при высокой влажности (Енисей не замерзает в течение всей зимы), город погружается в смог, инертная масса испарений от реки с каждым часом становится все опаснее.
По нашей оценке, свой вклад в загрязнение вносят промышленные предприятия, большая и малая энергетика, дорожная сеть и частный сектор - примерно по 25%. Но для каждого микрорайона города пропорция должна высчитываться индивидуально. Где-то концентрация диоксида азота от выбросов автотранспорта в приземном слое может превышать 60%. В удалении от дорожных развязок большее влияние имеют выбросы частного сектора и автономных источников отопления. Когда в начале января этого года в Красноярске проходили этапы соревнований Чемпионата мира по сноуборд-кроссу, с сопки можно было наблюдать, как выбросы малых котельных не могут пробиться через плотные слои атмосферы (инверсный слой) и накапливаются в приземном слое. Это катастрофа.
Конечно, промышленность, в первую очередь, металлургия, вносят свой вклад в загрязнение воздуха в Красноярске, на какие-то районы при определенных погодных условиях влияют выбросы ТЭЦ, хотя у теплоэнергетики сегодня самые высокие трубы (и, соответственно, возможности рассеивания). Все колеблется, но в целом четыре выше названные группы эмитентов - промышленность, энергетика, автотранспорт и частный сектор - негативно воздействуют на экологию в равных долях.
При этом нужно понимать, что кроме видимых и осязаемых, существуют еще и невидимые выбросы в приземном слое, которые человек не может дифференцировать без лабораторной приборной базы. Таким образом, принимая решение о сокращении вредной эмиссии регуляторам необходимо развивать свою аналитическую и методическую базу, учитывать современные тренды, а не довольствоваться теми мерами, которые были наработаны десятки лет назад.
- Методология, которую вы предлагаете, используется где-то?
- Математический аппарат, который лежит в основе оценки влияния треккинга вредных частиц конкретных источников на загрязнение приземного слоя, используется математиками и программистами с 1999 года.
Мы вошли в этот агломерат и адаптировали математическую модель для Красноярска. Красноярский ландшафт можно сравнить с Альпами: похожий гетерогенный рельеф с восьмью высотными террасами. В Австрии есть крупный сталелитейный завод Voestalpine, который оказывает существенное влияние на экосистему региона. С помощью нашей математической модели эксперты рассчитали и адекватно оценили объемы его выбросов при разных погодных сценариях. То есть эта методология апробирована и давно доказала свою состоятельность. Ядро математической модели позволяет сделать расчеты эмиссии практически для любой ситуации.
- Вы публиковали свои расчеты в рейтинговых международных журналах, участвовали в многочисленных «круглых столах». Удалось донести до чиновников, представителей контролирующих инстанций свою точку зрения?
- Я буду политически аккуратен. Официально наша методика пока нигде не применяется. Хотя мы сотрудничаем со многим промышленными группами, выходим на администрации городов, которые принимают участие в эксперименте. Чаще всего нам говорят: ваша модель очень интересная, но Росприроднадзор оценивает сокращение эмиссии по своей методике. На нее мы и вынуждены ориентироваться. А вкладываться в то, чтобы узнать свой реальный вклад в загрязнение окружающий среды, смысла не видим.
Несколько представителей регионального министерства экологии весьма комплементарно отзывались о нашей работе: ребята, вы молодцы и вне конкуренции! Мы давали свои телефоны или обещали сами связаться. Но дальше этого дело не шло. Сегодня мы подготовили обновление российской нормативно-правовой базы, чтобы нашу модель можно было бы вынести на обсуждение и внедрить. Понимаете, 2024 год скоро наступит, а значит, будет какая-то отчетная история о реальном улучшении экологической ситуации в 12 городах страны, вошедших в пилотную программу. Потом речь пойдет о расширении эксперимента и включении в него уже 46 городов. Думаю, что подведение итогов и масштабирование проекта закономерно спровоцируют вопросы об эффективности существующей методики мониторинга выбросов.
- Вы ранее употребили слово «ресурсы», поэтому не могу не спросить. Насколько затратной может оказаться история перехода на вашу математическую модель учета эмиссии?
- Мы подсчитывали и пришли к выводу, что в сравнении с теми расходами, которые сейчас выделены на мониторинг выбросов, наша методика вполне конкурента.
Если ответить чуть более развернуто, то все зависит от целей. Для предприятия, которое реально хочет «позеленеть», наша система полезна тем, что поможет выбрать оптимальное решение: установить новые фильтры, изменить высотность источника или совершенствовать производственные процессы; из-за отсутствия качественной информации менеджмент предприятий принимает неэффективное решение. Также модель может быть востребована при обновлении генерального плана развития городов на 10-30 лет вперед. Как правильно организовать приземные потоки, какой высотности допустима новая жилая застройка, где прокладывать очередной автобан? Простыми решениями сегодня уже не обойтись, нужно не бояться и внедрять новые технологии, перенимать передовой опыт.
- Как исследователь скажите, задача избавления от черного неба в Красноярске в принципе имеет решение?
- Отвечу так: это задача состоит из множества уравнений, каждое из которых имеет решение. Вопрос в том, как их решать, какие средства и методы использовать для поиска решений и формирования плана реальных действий. Обсуждаемая методика - лишь часть задачи. Но часть очень существенная. С ее помощью можно оценить объективную картину, собрать анамнез, на основе которого в дальнейшем можно будет выработать план и определить инструменты для достижения цели.
Юлия Шатова, sibgenco.online
