medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-2-141-147medlit-2926Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEУчёт выбросов загрязняющих веществ от автономных источников теплоснабжения индивидуальных жилых домов при проведении сводных расчётов загрязнения атмосферного воздуха для населённых пунктовOn accounting for emissions of pollutants from autonomous heat supply sources of individual residential buildings when conducting summary calculations of atmospheric air pollution for settlementshttps://orcid.org/0000-0002-6383-9757ВолкодаеваМарина ВладимировнаVolkodaevaMarina V.

Канд. геофиз. наук, доктор техн. наук, профессор каф. метрологии, приборостроения и управления качеством, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет», 199106, Санкт-Петербург.

e-mail: m.volkodaeva@yandex.ru

MD, PhD, DSci., Professor, Department of Metrology, Instrumentation and Quality Management, Institute of Design, Ecology and Hygiene, Saint-Petersburg, 197022, Russian Federation; St. Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, 199106, Russian Federation.

e-mail: m.volkodaeva@yandex.ru

m.volkodaeva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2467-7887КарелинАлександр О.KarelinAleksandr O.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3183-2582ЛомтевАлексей Ю.LomtevAleksey Yu.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2614-2424КанчанЯков С.KanchanYakov S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1900-0508ЛевкинАндрей В.LevkinAndrey V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3343-912XТиминСергей Д.TiminSergey D.noemail@neicon.ruФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет»; ООО «Институт проектирования, экологии и гигиены»РоссияSt. Petersburg Mining University; Institute of Design, Ecology and HygieneRussian FederationООО «Институт проектирования, экологии и гигиены»; ГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияInstitute of Design, Ecology and Hygiene; I.P. Pavlov First Saint-Petersburg State Medical UniversityRussian FederationООО «Институт проектирования, экологии и гигиены»; ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияInstitute of Design, Ecology and Hygiene; I.I. Mechnikov North-West State Medical UniversityRussian FederationООО «Институт проектирования, экологии и гигиены»РоссияInstitute of Design, Ecology and HygieneRussian FederationФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет»РоссияSt. Petersburg Mining UniversityRussian Federation2023250320231022141147Copyright © Волкодаева М.В., Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Канчан Я.С., Левкин А.В., Тимин С.Д., 20232023Волкодаева М.В., Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Канчан Я.С., Левкин А.В., Тимин С.Д.Volkodaeva M.V., Karelin A.O., Lomtev A.Y., Kanchan Y.S., Levkin A.V., Timin S.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/2926Введение

Введение. Автономные источники теплоснабжения (АИТ) могут вносить решающий вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха населённых пунктов. Однако выбросы от АИТ в большинстве случаев либо не включаются в сводные расчёты загрязнения атмосферного воздуха, либо оцениваются с существенными неопределённостями.

Цель исследования — гигиеническая оценка методов и результатов учёта выбросов загрязняющих веществ от АИТ индивидуальных жилых домов при проведении сводных расчётов загрязнения атмосферного воздуха населённых пунктов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Использована оригинальная методология поэтапного обследования совокупности АИТ города и представлены результаты сводных расчётов загрязнения атмосферного воздуха 18 городов, проведённые с использованием этой методологии. Расчёты разовых, среднесезонных (за холодный период) и среднегодовых приземных концентраций загрязняющих веществ выполнены согласно действующим нормативным документам с использованием унифицированной программы расчёта загрязнения атмосферы (УПРЗА) «Эколог-город».

Результаты

Результаты. Установлено, что в изучаемых городах, расположенных в азиатской части Российской Федерации, значительное число источников загрязнения атмосферного воздуха представляют собой АИТ; из них более 90% в качестве энергоносителей используют уголь и дрова. В 15 городах наибольшая расчётная максимальная разовая приземная концентрация хотя бы одного загрязняющего вещества, создаваемая выбросами от АИТ, превышала предельно допустимую максимальную разовую концентрацию. Самые значительные превышения гигиенических нормативов загрязнения атмосферного воздуха отмечены для бенз(а)пирена.

Ограничения исследования связаны с тем, что прямые инструментальные измерения для определения характеристик выбросов загрязняющих веществ от АИТ в атмосферу невозможны.

Заключение

Заключение. Площадь, на которой расчётная максимальная разовая приземная концентрация по крайней мере одного загрязняющего вещества превышала ПДКм.р., достигала 45% территории города, а на 50% территории среднесезонная концентрация превосходила предельно допустимую среднегодовую. Наиболее эффективным мероприятием по снижению загрязнения атмосферного воздуха населённых мест выбросами от АИТ является замена твёрдого и жидкого минерального топлива на природный газ. Требуются унификация методов учёта и инвентаризации АИТ как источников загрязнения атмосферного воздуха.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов

Участие авторов: Волкодаева М.В. — концепция и дизайн исследования, сбор материала; Карелин А.О. — анализ полученных данных, написание текста; Ломтев А.Ю. — концептуализация, надзор, проверка; Канчан Я.С. — оценка выбросов от автономных источников теплоснабжения; Левкин А.В. — работа с геоинформационными системами, выполнение расчётов рассеивания загрязняющих веществ; Тимин С.Д. — сбор материала, выполнение расчётов рассеивания загрязняющих веществ. Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 02.11.2022 / Принята к печати: 08.12.2022 / Опубликована: 25.03.2023

Introduction

Introduction. Autonomous sources of heat supply (ASHS) can make a crucial contribution to the level of atmospheric air pollution in settlements. However, emissions from ASHS in most cases are either not included in the summary calculations of atmospheric air pollution at all or estimated with significant uncertainties.

The purpose of this study was a hygienic assessment of methods and results of accounting for emissions of pollutants from the ASHS of individual residential buildings when conducting summary calculations of atmospheric air pollution for settlements.

Materials and methods

Materials and methods. The original methodology of a phased survey of the city’s ASHS was used and the results of summary calculations of atmospheric air pollution in 18 cities conducted using this methodology are presented. Calculations of single, average seasonal (for the cold period) and average annual surface concentrations of pollutants were carried out in accordance with current regulatory documents using the unified software for calculating atmospheric pollution (UPRZA) “Ecologist-city”. In all the studied cities a significant number of sources of atmospheric air pollution was established to be ASHS. In more than 90% of these sources, coal and firewood were used as energy carriers. The greatest excess of hygienic standards of atmospheric air quality was noted for benz(a)pyrene. In 15 cities, the highest calculated maximum single surface concentration of at least one pollutant created by emissions from ASHS exceeded the maximum allowable single concentration (MACs).

Limitations of the study are due to the fact that direct instrumental measurements to determine the characteristics of emissions from ASHS into the atmosphere are impossible.

Conclusions

Conclusions. The area of the city’s territory where the estimated maximum single surface concentration of at least one pollutant exceeded the MACs, reached 45%, and the seasonal average concentration exceeded maximum allowable average annual concentration on 50% of the territory. The most effective measure to reduce air pollution by emissions from ASHS is the replacement of solid and liquid mineral fuels with natural gas. Unification of methods of accounting and inventory of ASHS as sources of atmospheric air pollution is required.

Compliance with ethical standards. The study does not require the submission of the conclusion of the Biomedical Ethics Committee or other documents.

Contribution

Contribution: Volkodaeva M.V. — research concept and design; Karelin A.O. — analysis of the received data, writing the text; Lomtev A.Yu. — conceptualization, supervision, verification; Kanchan Y.S. — assessment of emissions from autonomous heat supply sources; Levkin A.V. — geoinformation systems, carrying out calculations of dispersion of pollutant; Timin S.D. — field surveys, getting the source data, creating a data bank and performing calculations. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received

Received: November 2, 2022 / Accepted: December 8, 2022 / Published: March 25, 2023

сводные расчётызагрязнение атмосферного воздухаавтономные источники теплоснабжениявыбросы загрязняющих веществприземные концентрации загрязняющих веществsummary calculationsair pollutionautonomous sources of heat supplyemissions of pollutantssurface concentrations of pollutantsReferencesСабирова З.Ф., Бударина О.В., Винокуров М.В., Фаттахова Н.Ф. Методические вопросы изучения влияния загрязнения воздуха на здоровье населения. Гигиена и санитария. 2017; 96(10): 987–9.Sabirova Z.F., Budarina O.V., Vinokurov M.V., Fattakhova N.F. Methodical questions of the study of the influence of air pollution on the population’s health. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2017; 96(10): 987–9. (in Russian)Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Волкодаева М.В., Еремин Г.Б. Совершенствование подходов к оценке воздействия антропогенного загрязнения атмосферного воздуха на население в целях управления рисками для здоровья. Гигиена и санитария. 2019; 98(1): 82–8. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2019-98-1-82-86Karelin A.O., Lomtev A.Yu., Volkodaeva M.V., Eremin G.B. The improvement of approaches to the assessment of effects of the anthropogenic air pollution on the population in order to management the risk for health. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(1): 82–8. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2019-98-1-82-86 (in Russian)Попова А.Ю., Зайцева Н.В., Май И.В. Здоровье населения как целевая функция и критерий эффективности мероприятий федерального проекта «Чистый воздух». Анализ риска здоровью. 2019; (4): 4–13. https://doi.org/10.21668/health.risk/2019.4.01Popova A.Yu., Zaytseva N.V., May I.V. Population health as a target function and criterion for assessing efficiency of activities performed within “pure air” federal project. Analiz riska zdorov’yu. 2019; (4): 4–13. https://doi.org/10.21668/health.risk/2019.4.01 (in Russian)Зайцева Н.В., Жданова-Заплесвичко И.Г., Землянова М.А., Пере-жогин А.Н., Савиных Д.Ф. Опыт организации и проведения санитарно-эпидемиологических исследований по выявлению и доказательству связи нарушений здоровья населения с качеством атмосферного воздуха в зонах влияния хозяйствующих субъектов. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2021; (1): 4–15. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2021-334-1-4-l5Zaytseva N.V., Zhdanova-Zaplesvichko I.G., Zemlyanova M.A., Perezhogin A.N., Savinykh D.F. Experience in organizing and conducting epidemiological studies to detect and prove the causal relationship between ambient air quality and health disorders in the population of industrially contaminated sites. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya – ZNiSO. 2021; (1): 4–15. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2021-334-1-4-l5 (in Russian)Зайцева Н.В., Май И.В. Основные итоги, перспективы применения и совершенствования оценки рисков здоровью населении сибирских городов – участников проекта «Чистый воздух» (Братск, Норильск, Красноярск, Чита). Гигиена и санитария. 2021; 100(5): 519–27. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-5-519-527Zaytseva N.V., May I.V. Main results, prospects of application and improvement of the health risk assessment of the population of siberian cities – participants of the “clean air” project (Bratsk, Norilsk, Krasnoyarsk, Chita). Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(5): 519–27. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-5-519-527 (in Russian)Волкодаева М.В., Левкин А.В. Использование результатов сводных расчётов для совершенствования систем качества мониторинга атмосферного воздуха в городах. Ученые записки российского государственного гидрометеорологического университета. 2012; (28): 27–32.Volkodaeva M.V., Levkin A.V. Using the results of summary calculations to improve the quality systems for monitoring atmospheric air in cities. Uchenye zapiski rossiyskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta. 2012; (28): 27–32. (in Russian)Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2020 год: ежегодный сборник. М.: Росгидромет; 2021.The state of air pollution in cities in Russia for 2020: an annual collection. Moscow: Rosgidromet; 2021. (in Russian)Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Фридман К.Б., Еремин Г.Б., Панькин А.В. Выявление источников выбросов загрязняющих веществ, вызывающих жалобы населения на неприятные запахи. Гигиена и санитария. 2019; 98(6): 601–7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-6-601-607Karelin A.O., Lomtev A.Yu., Fridman K.B., Eremin G.B., Pan’kin A.V. Identification of emission sources of pollutants causing complaints of unpleasant odours. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(6): 601–7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-6-601-607 (in Russian)Волкодаева М.В., Канчан Я.С., Левкин А.В., Ломтев А.Ю. Использование результатов сводных расчетов при нормировании выбросов. Экология производства. 2018; (3): 62–7.Volkodaeva M.V., Kanchan Ya.S., Levkin A.V., Lomtev A.Yu. Use of the results of summary calculations when emissions rationing. Ekologiya proizvodstva. 2018; (3): 62–7. (in Russian)Кузьмин С.В., Авалиани С.Л., Додина Н.С., Шашина Т.А., Кислицин В.А., Синицына О.О. Практика применения оценки риска здоровью в федеральном проекте «Чистый воздух» в городах-участниках (Череповец, Липецк, Омск, Новокузнецк): проблемы и перспективы. Гигиена и санитария. 2021; 100(9): 890–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-9-890-896Kuz’min S.V., Avaliani S.L., Dodina N.S., Shashina T.A., Kislitsin V.A., Sinitsyna O.O. The practice of applying health risk assessment in the federal project “clean air” in the participating cities (Cherepovets, Lipetsk, Omsk, Novokuznetsk): problems and prospects. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(9): 890–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-9-890-896 (in Russian)ООН. ЕЭК. Отопление жилья древесиной и углем: воздействие на здоровье человека и варианты политики в Европе и Северной Америке. ECE/EB.AIR/2014/6; 2014.UNECE. Residential heating with wood and coal: health impacts and policy options in Europe and North America. ECE/EB.AIR/2014/6; 2014. (in Russian)Хромченков В.Г., Иванов Г.В., Хромченкова Е.В. Определение потерь тепла в тепловых сетях. Новости теплоснабжения. 2006; (6): 39–43.Khromchenkov V.G., Ivanov G.V., Khromchenkova E.V. Determination of heat losses in heat networks. News of heat supply. Novosti teplosnabzheniya. 2006; (6): 39–43. (in Russian)Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Мозжухина Н.А., Еремин Г.Б., Никонов В.А. Методические проблемы мониторинга мелкодисперсных частиц в атмосферном воздухе населённых мест. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 985–8. https://doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-985-988Karelin A.O., Lomtev A.Yu., Mozzhukhina N.A., Eremin G.B., Nikonov V.A. Methodical problems of monitoring of fine particulate matters in atmospheric air of residential areas. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2016; 95(10): 985–8. https://doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-985-988 (in Russian)Толстова Ю.И., Овчинников А.А. Загрязнение воздушного бассейна городов выбросами источников теплоснабжения. В кн.: Проблемы безопасности строительных критичных инфраструктур SAFETY2020. Екатеринбург; 2020.Tolstova Yu.I., Ovchinnikov A.A. Pollution of the air basin of cities by emissions of heat supply sources. In: Safety Problems of Critical Infrastructure Construction SAFETY 2020 [Problemy bezopasnosti stroitel’nykh kritichnykh infrastruktur SAFETY2020]. Ekaterinburg; 2020. (in Russian)Пашенцев А.И., Пашенцева Л.В. Последствия децентрализации городских систем теплоснабжения Крыма. В кн.: Материалы международной научно-практической конференции «Наука сегодня: вызовы, решения». Вологда; 2016: 17–9.Pashentsev A.I., Pashentseva L.V. Consequences of decentralization of urban heat supply systems of the Crimea. In: Materials of the International Scientific and Practical Conference «Science Today: Challenges, Solutions» [Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Nauka segodnya: vyzovy, resheniya»]. Vologda: 2016; 17–9. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.