21 октября 2020

«Говорить, что именно ТЭЦ виноваты в «черном небе», не приходится»

«Прежде, чем какие-то меры спасительные сегодня принимать, нужно понять, с чем мы имеем дело, провести полный анализ ситуации, в которой мы находимся, и построить причинно-следственные связи, которые реально влияют на загрязнение приземного слоя атмосферы в целом внутри Красноярска».

Поделиться в социальных сетях

Это интервью подготовлено для спецдоклада «Как сделать теплоснабжение Красноярска более экологичным?».

- Как можно оценить вклад сектора теплоснабжения в загрязнение воздуха в Красноярске?

- В сфере теплоснабжения Красноярска стоит выделить три основных источника выбросов. Это, во-первых, крупная генерация – прежде всего, три угольных ТЭЦ СГК, которые работают по принципу когенерации, имеют высокие трубы и системы очистки дымовых газов. Во-вторых, это котельные, которые производят только тепло, и не имеют ни высоких труб, ни сравнительно эффективных систем очистки. И, в-третьих, это автономные источники теплоснабжения (т. н. АИТ) – различные агрегаты, которые генерируют тепло и кипятят воду как в частном секторе, так и в секторе МСБ (торговые павильоны, мелкие ремесленные производства, шиномонтажные пункты и т.п.).

Внутри границ Красноярска, по разным оценкам, от 13 тысяч до 16 тысяч автономных источников – это с учетом еще и печного отопления в частном секторе, где в качестве топлива используют уголь, очень часто низкокачественные дрова (т.н. горбыль), и другие горючие материалы. Кроме этого, по периметру города расположено немало поселков без централизованных систем теплообеспечения (тысячи АИТ). Один из примеров по неконтролируемым производствам: в ходе одного из рейдов экологов было обнаружено, что в закрытых цехах одного из производств на правом берегу плавили свинец, просто кидали в угольные топки старые аккумуляторы. Такие вот выбросы присутствуют в воздухе, в приземном слое, и они не подконтрольны.

Второй вопрос – это вклад этих разных источников в загрязнение атмосферы. Нас, естественно, интересует загрязнение приземного слоя Красноярска – на уровне до 500 метров от земли (максимум 1 км). Так вот, в Красноярске самый большой вклад в это загрязнение вносят малые котельные, которые условно равномерно рассредоточены по всей территории города. Это источники с невысокими трубами, с низким КПД котлов, выбросы от которых идут в ту зону, где проживают или работают люди (селитебные зоны). И, конечно, все АИТы (включая вклад пригородных районов агломерации).

Как ни странно, но те же ТЭЦ на воздух в городе влияют очень избирательно. И, на самом деле, говорить о том, что именно ТЭЦ виноваты в загрязнении воздуха, в т.н. «черном небе», не приходится. У этих станций достаточно высокие дымовые трубы, выбросы с которых при преобладающем в Красноярске направлении ветра (юго-западном) выносятся за черту города. Ту же ТЭЦ-1 в 1943 году построили в том месте, откуда ее влияние на город было нулевым. Конечно, при НМУ сейчас эта станция в городе так или иначе будет влиять в определенной зоне на качество воздуха. Но те же ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 не оказывают серьезного воздействия. Когда я об этом говорю, эко-общественники возмущаются и не верят, но есть объективные данные, основанные на современных методиках расчета. Поэтому, даже если сегодня взять и наши угольные ТЭЦ перевести на газ или, например, на атомную энергию, экологическая ситуация в городе существенно не изменится, Красноярск практически не заметит этого.

- Но если считать по валовым выбросам, то ТЭЦ все-таки будут лидировать…

- Это, увы, главенствующий сейчас, но в корне неверный подход, схожий с замером средней температуры по больнице. Или средней зарплаты по региону. Оценивать вклад источников тепла в загрязнение атмосферы на конкретной территории только по валовым объемам выбросов – это ошибка, методологически неправильно так делать. С точки зрения качества жизни, в большинстве случаев, если вы, например, живете на первом или втором этажах в многоквартирном доме (МКД) у автодороги – считайте, что есть КрАЗ или ТЭЦ в Красноярске, что их нет, неважно, потому что вы будете дышать тем, что выбросит вам под окнами автотранспорт (а рассеивание будет зависеть в том числе от качества развития дорожной инфраструктуры в целом). Чтобы понять, что именно влияет на качество воздуха в приземном слое, нужно немного поговорить о структурных проблемах городской жизни.

За последние годы мы наблюдаем серьезные изменения в застройке Красноярска. Порою она представляется безумной, хаотичной и мало продуманной. За последние три декады Красноярск, например, «прирастал» в сторону КрАЗа, который изначально построили на границе города. То же самое случилось и в зоне ТЭЦ-1, можно найти и другие примеры. Новые микрорайоны вырастают там, где территория не обеспечена качественной дорожной инфраструктурой (с точки зрения пропускной способности дорог), отсюда возникает серьезная маятниковая миграция внутри города. Наша агломерация часто «утопает» в пробках, а, между тем, эти перемещения людей между домом и работой вносят существенный вклад в загрязнение приземного слоя. Во-первых, это транспортное плечо, которое приводит к повышенной потребности в транспорте. Во-вторых, узкие магистрали, которые не были рассчитаны на то количество автомобилей, что сейчас в Красноярске (и это без учета транзита!). Итог – пробка, и машина, вместо того чтобы доехать из точки А в точку Б за 15 минут, едет полчаса, или даже час, и все это время производит выбросы.

На все это накладываются выбросы мелких котельных, которые, как я уже сказал, есть почти во всех районах города. И это при том, что практически вся территория Красноярской агломерации имеет инженерную возможность подключения к ТЭЦ. Но при этом в городе работает около 20 только официально зарегистрированных малых котельных. А это – не только низкие трубы без современных систем фильтрации, это еще и открытые склады угля. Например, котельная ЭВРЗ: каждую неделю тепловоз тягает туда составы с углем, склад регулярно перемешивают бульдозерами!

А все прелести от отопления частного сектора мы с лихвой ощущаем в зимний период. По факту в черте города и на границе с ним живет несколько деревень, окруженных высотными микрорайонами. Дым от печного отопления зачастую ориентирован прямо в окна новых МКД в той же Покровке или Николаевке. Частный сектор генерирует большое количество выбросов, а бетонные стены высоток не дают им рассеяться. Красноярск геологически расположен на восьми террасах (у него сложная рельефная структура). В целом, в городе котловинный рельеф. С южной стороны Торгашинский хребет, отроги Саян и еще несколько холмов, которые на самом деле серьезно влияют на рассеивание выбросов, в том числе и от АИТ. И выходит, что выбросы, например от Покровки по градиентному спуску сваливаются прямо в центр города, в район у стрелки реки Качи.

Алексей Романов, основатель A2Research & Development Lab, доцент кафедры геоинформационных систем Института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета
Вертикальный разрез_2.jpg

Вертикальный разрез профиля атмосферы в пределах Красноярска демонстрирует влияние незамерзающей реки Енисей на формирование потоков. 

- Насколько серьезно влияет на качество воздуха в Красноярске фактор незамерзающего Енисея?

- Очень серьезно влияет. Река фактически делит приземный слой города на две так называемые не перемешиваемые зоны (левый и правый берег). Особенно это заметно в зимний период, когда даже при серьезных отрицательных температурах, река не покрывается льдом. Во-первых, объем водяного пара, который выделяется при различных температурах с водной поверхности, весьма большой. Капли воды – это фактически PM-частицы, которые адсорбируют выбросы приземного слоя, от автотранспорта, АИТ, промпредприятий, и в части территорий – от ТЭЦ.

Этимология слова «смог» английская – это fog (туман) и smoke (дым). Когда одно с другим соединяется, то есть капли воды в себе задерживают грязь в воздухе, то тяжелые аэрозоли кружат в приземном слое. Когда воздух сухой, он с ростом высоты достаточно быстро остывает, а от горячего источника выброс будет быстро подниматься вверх и перемешиваться. При сухом воздухе, грубо говоря, выбросы автотранспорта и АИТ, вообще все «горячие» выбросы, быстро поднимались бы вверх и лучше рассеивались. Но когда воздух все время остается влажным, причем еще и теплым, получается, что с ростом высоты слоя температура воздуха практически не падает, или даже иногда растет. Называется это температурной инверсией. В условиях сильного мороза, или, наоборот, сильной жары, образуется термостабильный слой воздуха, достаточно небольшой по толщине – до 150 метров. Но там «крутятся» все эти грязные выбросы, и при недостаточном ветре в большей массе это все никуда не уходит. И тут надо либо строить высокую трубу, чтобы выбросы делать над этим слоем, либо чтобы выброс должен быть настолько горячее, чтобы он сам пробивал этот слой. Ну или только надеяться на повышение скорости ветра.

Кстати, в полностью газифицированных городах, в той же Москве, водяной пар в воздухе также привносит неудобства. Но в Красноярске ситуация намного хуже и без газовой генерации: Енисей шириной до двух километров в границах города (не замерзает русло на всем расстоянии от ГЭС и порядка 300 км ниже по течению). Весь этот объем пара заключен фактически в условном каньоне в границах Красноярской агломерации.

Андрей Завьялов
«Капли воды – это фактически PM-частицы, которые адсорбируют выбросы приземного слоя, от автотранспорта, АИТ, промпредприятий, и в части территорий – от ТЭЦ».

- Какие основные загрязняющие вещества в воздухе Красноярска вы могли бы выделить?

- Можно условно поделить на две категории: те вещества, которые визуально хорошо заметны, и те, что присутствуют в большом количестве «незримо», но оказывают серьезное влияние на здоровье населения. По первой категории основной вклад в загрязнение вносят пыль и диоксид азота. Пыль оптически часто меняет проницаемость воздушной среды, ее видно. И при образовании оксидов азота тоже возникает оптический эффект – атмосфера приобретает коричневатый, бурый окрас, и это также визуально заметно.

Если смотреть на город, например, с площадки у знаменитой часовни, то вот наблюдаемая в определенные дни дымка – это и есть диоксид азота, в основном. За это вещество «отвечает» все отопление в целом, а также весь автотранспорт: Красноярск растет, строится новое жилье, значит, растет нагрузка теплоисточников. Плюс увеличивается и объем автопарка, в том числе коммунального и общественного, который часто не соответствует никаким экологическим требованиям. И все это приводит к дополнительным выбросам оксидов азота. Вот почему в решении проблем экологии важен комплексный подход, основанный на качественной аналитике и расчетном моделировании.

Пыль же возникает, по большей части, не столько от теплоснабжения, сколько от непродуманных и некачественных строек и ремонтов, где не делают даже минимального пылеподавления (гидрозавесы при резке брусчатки, мойку грузовиков, чтобы грязными колесами они не разносили пыль по всему городу, и т.д.). Можно это называть вторичным загрязнением, или первичным, когда идет сам ремонт или стройка. Самый простой пример: вы идете по улице и видите, как бордюры режут – облака пыли такие, что там показатели РМ10 и РМ2,5 будут зашкаливать, если не применять хотя бы примитивные системы пылеподавления. Активных изменений в лучшую сторону в этом плане пока не наблюдается. Также источниками пыли являются малые котельные, цементные (сам завод и карьер) и асфальтовые производства, в меньшей степени – ТЭЦ.

Но пыль и диоксид азота, наверное, можно считать типовыми проблемами для большинства мегаполисов. Ведь везде есть и транспорт, и отопление – это «болезни» любого крупного города, и чем больше там людей, тем проблемы актуальнее. А если еще городская территория и спланирована неграмотно (например, отсутствует развитая сеть ливневой канализации), то экологические проблемы усугубляются.

Если говорить о «не особо видимых», но при этом крайне опасных, поллютантах, то в первую очередь для Красноярска следует упомянуть бенз(а)пирен. Его ПДК – 1 нанограмм на кубометр, и это среднесуточная, для максимально-разовой норма официально не установлена. И это уже ПДК – то, что по ряду медицинских исследований может вызвать у любого homo sapiens вероятность рака. За выбросы этого загрязняющего вещества у нас отвечает КрАЗ, порядка 1700-1900 кг бенз(а)пирена в год, и частный сектор (АИТ) – около 66-70 кг ежегодно (в основном, конечно, в течение отопительного сезона).

При благоприятных метеорологических условиях практически весь бенз(а)пирен КрАЗа рядом с заводом и остается, затрагивая частично границы Советского района, и территорию поселка Индустриальный. Однако при НМУ, а также при восточном и северо-восточном ветрах, выбросы от этого производства «заносит» и в сторону Солнечного, Северного и на весь Советский район, вклады также наблюдаются в Центральном и Октябрьском районах (например, по нашей модели трекинга частиц загрязняющих веществ в зимний период при определенных условиях бенз(а)пирен может достигнуть даже микрорайона Ветлужанка). А вот от печного отопления в частном секторе бенз(а)апирен выбрасывается по всему городу; кроме этого, вклад в эти эмиссии вносят автомобили с нерабочими катализаторами, и малые котельные, на которых в котлах не достигается той температуры, при которой начинается деградация бенз(а)пирена (порядка 800-900 градусов по Цельсию).

И еще один загрязнитель, который активен в Красноярске, и который как раз связан с угольной спецификой, - это диоксид серы. Причем, что интересно, по валу выбросы этого загрязняющего вещества от ТЭЦ и от всех котельных и частного сектора вместе взятых сравнимы между собой!

Все это говорит о том, что прежде, чем какие-то меры спасительные сегодня принимать, нужно понять, с чем мы имеем дело, провести полный анализ ситуации, в которой мы находимся, и построить причинно-следственные связи, которые реально влияют на загрязнение приземного слоя атмосферы в целом внутри Красноярска.

- Может получится, что прежде всего заниматься надо даже не модернизацией ТЭЦ, а другими направлениями?

- Да нет, ТЭЦ также нужно модернизировать – город развивается, растет выработка тепла. Но если заниматься исключительно ТЭЦ, на что делают упор многие эко-активисты, лучше нам тут точно не станет. Трагедия момента в том, что простого и быстрого решения, которое бы разом помогло Красноярску, не существует. Потому что накоплено немало негативных изменений. Как минимум, нужно пересмотреть градостроительные планы, чтобы не повторять уже совершенных ошибок. Возможно, что-то из построенного придется даже сносить. Когда примитивно развивается город – это трагедия, которая просто убивает в нем жизнь.

Например, вырубка площадей городских лесов уничтожает этот естественный природный кондиционер, а в некоторых районах вокруг построили многоэтажные микрорайоны (под северными склонами сопки на месте бывших СНТ «выросли» жилые кластеры). Не углубляясь в физику: альбедо (отражающая способность) зеленых насаждений и бетонных конструкций – разные, при непродуманной застройке терморегуляция приземного слоя нарушается и это тоже усугубляет экологические проблемы. Нужно начать грамотно планировать и транспортные потоки, чтобы автотранспорт выбрасывал тот минимум, который действительно нужен для перемещения людей, а не столько, сколько он выбрасывает сейчас. Заниматься надо либо переводом всего муниципального автопарка на газомоторное топливо, либо развитием контактного электротранспорта – троллейбусы, трамваи, тем более что частично инфраструктура для этого еще сохранилась. Это лучшее, что можно сейчас для Красноярска сделать (устаревшие схемы плана метрополитена уже неактуальны). 

Второй момент – это, конечно, частный сектор. Самое радикальное решение – это все модернизировать (возможно, снести) и урбанизировать. Но риски того, что на месте домов с печными трубами вырастут новые малопродуманные высотные микрорайоны, которые ситуацию только ухудшат, крайне велики. Вероятно, реновация частного сектора, если ее грамотно спланировать, должна идти в сторону малоэтажной застройки. Но здесь краеугольным является финансовых фактор. Если же говорить о быстрых решениях, то это перевод на другое топливо или источник энергии: электроотопление, газификация или бездымное топливо. Самый для нас реальный и быстрый пусть, на мой взгляд, это бездымное топливо (разработки уже есть), поскольку электрификация и газификация потребует существенных затрат на модернизацию существующей или создание новой инфраструктуры (механизм возврата инвестиций сложный). 

В сфере централизованного теплоснабжения то, что делает сегодня СГК, выглядит правильным – это закрытие неэффективных малых котельных, и установка электрофильтров на ТЭЦ-1. Простая математика. На ТЭЦ-1 меняют батарейный циклон, эффективность которого 95%, на электрофильтр, способный улавливать свыше 99% взвешенных частиц. Казалось бы, цифры одного порядка и сильного улучшения ждать не стоит, но по факту будет сокращение валовых выбросов твердых частиц в пять раз! Давайте посчитаем. Частный сектор потребляет в год примерно 400 тысяч тонн угля (с пригородными домовладениями). ТЭЦ – пять миллионов тонн. Зольность угля примерно 5%, то есть из 400 тысяч тонн образуется порядка 20 тысяч тонн твердых частиц, из которых часть полетит в трубу. От ТЭЦ – 250 тысяч тонн. Но при эффективности фильтрации в 99% - останется лишь 2,5 тысячи тонн (а при 95% - 12,5 тысяч тонн). Вывод: от частного сектора, если ничего не предпринимать в воздухе окажется на порядок больше пыли, чем от ТЭЦ, при том что ТЭЦ – точечный источник, а АИТ, как уже было сказано выше, рассредоточены на большой площади.

Третье, для города очень важно развивать современную систему мониторинга качества атмосферного воздуха и отслеживания частиц загрязняющих веществ от источников (на основе моделирования). По сути, это будет дополнительный инструмент мотивации собственников и менеджмента производств к модернизации и внедрению экологически эффективных систем очистки выбросов.

Необходимо грамотно развивать город, чтобы в нем просто меньше было пыли, разобраться с неэффективной транспортной, тепло-обеспечивающей инфраструктурой, решить задачи с частным сектором. Это очень кропотливая работа, требующая внимания. Нельзя продолжать застраивать город, абсолютно не учитывая его особенности (геоморфология, внутриконтинентальное расположение, незамерзающее русло Енисея). Обоснование внедрения решений развития города требуют предварительного анализа, основанного на расчетном моделировании.

«Трагедия момента в том, что простого и быстрого решения, которое бы разом помогло Красноярску, не существует. Потому что накоплено немало негативных изменений».
Александр Попов Учредитель и шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»
Если вам понравилась статья, поддержите проект