Часть I

Качество природной среды и состояние природных ресурсов

Раздел 1

Атмосферный воздух. Трансграничное загрязнение воздуха. Озоновый слой Земли

Качество атмосферного воздуха в городах

Сеть мониторинга качества воздуха в 1997 г. включала 710 станций в 260 городах.

По данным регулярных наблюдений Росгидромета, за 5-летний период (1993–1997 гг.) снизились на 5–13% средние за год концентрации взвешенных веществ, диоксида серы, фенола и формальдегида, на 16–37% — концентрации аммиака, сероуглерода, фторида водорода и сажи. За этот же период средние концентрации сероводорода, оксида углерода, оксида и диоксида азота возросли на 5–11%. За 10-летний период с 1988 г. концентрации оксида углерода повысились на 11%, оксида азота — на 3%, диоксида азота — на 18%. Тенденция изменений концентрации бенз(а)пирена (БП) не оценивалась.

Уровень загрязнения атмосферы в городах остается высоким. Динамика средних за год концентраций ряда веществ по городам России представлена на рис. 1.1. В целом средние концентрации диоксида азота и сероуглерода превышают 1 ПДК, формальдегида и БП — 2 ПДК.

Рис. 1.1. Динамика средних за год концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городов России, мкг/м³

Средние за год концентрации какого-либо из веществ, за содержанием которых ведутся регулярные наблюдения, превышали ПДК в 187 городах, где проживает 65,4 млн. чел. Концентрации взвешенных веществ превышали ПДК в 71 городе (3,8 млн. чел.), диоксида азота — 93 (9,4 млн. чел.), БП — 39 (8,6 млн. чел.), формальдегида — в 96 городах. По сравнению с 1996 г. уменьшилось количество городов, где средние за год концентрации БП выше ПДК. Причина заключается в том, что во многих городах концентрации этой примеси измерялись только в течение 2 месяцев, и средние за год значения определить невозможно. В 64 городах были выше ПДК средние концентрации трех и более веществ. Разовые концентра ции взвешенных веществ, оксида углерода, диоксида азота, сероводорода, фенола, сажи, формальдегида, фторида водорода и некоторых других веществ выше ПДК наблюдались в 64–89% городов.

Максимальные разовые концентрации превышали 10 ПДК в 66 городах (табл. 1.1), в том числе среднемесячные концентрации БП — в 25 городах. В 7 городах (Кемерово, Красноярск, Магнитогорск, Норильск, Омск, Стерлитамак, Томск) наблюдались разовые концентрации выше 10 ПДК трех и более веществ. По сравнению с 1996 г. уменьшилось количество городов, где отмечены концентрации какого-либо загрязняющего вещества, равные 10 ПДК и более. Из-за отсутствия наблюдений не были зафиксированы концентрации БП более 10 ПДК, постоянно отмечавшиеся в предыдущие годы в Ангарске, Байкальске, Братске, Златоусте, Искитиме, Махачкале.

В список городов с самым высоким уровнем загрязнения воздуха (где индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) в основном равен или выше 14) в 1997 г. включены 33 города (табл. 1.2). Из-за отсутствия информации исключены из приоритетного списка города Иркутской обл. (Ангарск, Братск, Зима, Иркутск, Черемхово и Шелехов). В связи со снижением уровня загрязнения нет в списке городов Биробиджан, Владимир, Волжский, Новомосковск и Улан-Удэ. Не включены в приоритетный список города, где не проводились наблюдения за веществами, определяющими значение суммарного ИЗА: Екатеринбург, Курган, Махачкала, Новосибирск, Уссурийск и Челябинск. Появились в этом списке вновь города Архангельск, Калининград, Магадан, Новгород, Новочеркасск, Санкт-Петербург, Селенгинск.

В 89 городах уровень загрязнения воздуха характеризовался как высокий и очень высокий. На территориях республик Башкортостан и Хакасия, Краснодарского края, Архангельской, Московской, Оренбургской, Ростовской, Самарской и Сахалинской областей имелось 3 города и более с высоким и очень высоким средним уровнем загрязнения воздуха (ИЗА больше 7).

Фоновый мониторинг

Атмосферный воздух

Тяжелые металлы. В 1997 г. среднегодовое фоновое содержание свинца в атмосферном воздухе на Европейской территории России (ЕТР) в урбанизированных районах составило около 4 нг/м³, что соответствует пониженному его уровню, сформировавшемуся за последние 5 лет.

В южных районах Азиатской территории России (АТР) минимальное среднегодовое значение фоновой концентрации свинца (1,2 нг/м³) отмечено в Байкальском регионе. В то же время, по данным фоновой станции в Саяно-Шушенском биосферном заповеднике (БЗ), на юге Восточной Сибири содержание свинца составило 7,8 нг/м³, что может быть обусловлено значительными систематическими выбросами в атмосферу промышленных отходящих газов, содержащих соединения свинца.

Фоновые концентрации кадмия в атмосферном воздухе на ЕТР, аналогично свинцу, также понижены. В центральных районах ЕТР среднегодовая фоновая концентрация кадмия составила 0,15 нг/м³. Повышенное фоновое содержание кадмия(0,56 нг/м³), как и в предыдущие годы, сохранилось в юго-восточном районе ЕТР (Астраханская область) и является максимальным на территории России. На юге АТР фоновые уровни содержания кадмия в атмосферном воздухе ниже, чем на ЕТР, и составили в Байкальском регионе 0,03 нг/м³, на юге Средней Сибири 0,11 нг/м³. В Арктике среднегодовая концентрация кадмия в атмосферном воздухе была минимальной — 0,019 нг/м³. Фоновое содержание ртути в атмосферном воздухе в центральном районе ЕТР на протяжении последних 3 лет остается стабильно низким и колеблется в пределах 5–6 нг/м³.

Хлорорганические пестициды. В 1997 г. наблюдения за фоновым содержанием пестицидов в атмосферном воздухе выполнялись на станциях комплексного фонового мониторинга (СКФМ) на ЕТР в Приокско-Террасном БЗ и на юге АТР в Баргузинском БЗ.

В центральном районе ЕТР среднегодовая фоновая концентрация гамма-ГХЦГ составила 0,05 нг/м³, а п,п-ДДТ — 0,19 нг/м³. Суммы ГХЦГ и ДДТ составили 0,12 и 0,24 нг/м³ соответственно. На юге АТР, в Байкальском регионе, среднегодовая фоновая концентрация гамма-ГХЦГ составила 0,04 нг/м³, п,п-ДДТ — 0,78 нг/м³ (суммы ГХЦГ и ДДТ — 0,07 и 1,0 нг/м³ соответственно). В апреле среднемесячная концентрация п,п-ДДТ была здесь экстремально высокой (16,3 нг/м³), что, вероятно, обусловлено дальним переносом из районов Юго-Восточной Азии, где этот пестицид применяется.

В целом фоновое содержание пестицидов в воздухе в 1997 г. не выходило за рамки колебаний в последние 5 лет.

Полициклические ароматические углеводороды. В 1997 г. наблюдения за фоновым содержанием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в атмосферном воздухе на ЕТР выполнялись СКФМ в Приокско-Террасном и Астраханском БЗ, на АТР — в Баргузинском БЗ. В центральном районе ЕТР среднегодовая концентрация БП составила 0,12 нг/м³, бенз(g,h,i)-перилена — 0,30 нг/м³. Повышенное содержание ПАУ наблюдалось здесь в холодный период года; максимальные среднемесячные концентрации БП достигали 1,29 нг/м³, бенз(g,h,i)перилена — 3,6 нг/м³. В других регионах России среднемесячные фоновые концентрации ПАУ колебались в пределах 0,001–0,05 нг/м³. Фоновое содержание БП в воздухе на территории России в начале 90-х годов резко уменьшилось (примерно в 2 раза) и продолжает оставаться на этом уровне до настоящего времени.

Взвешенные частицы. В 1997 г. среднегодовые концентрации взвешенных частиц в воздухе ЕТР составили 15–22 мкг/м³, что в 2 раза меньше, чем в предыдущие годы. Максимальные среднемесячные концентрации пыли на ЕТР наблюдались в теплый период года (в центральном районе — 52 мкг/м³, на юге — 38–44 мкг/м³), минимальные — в холодный период года (7–8 мкг/м³). Минимальные фоновые концентрации взвешенных частиц на АТР по-прежнему отмечались зимой в Байкальском регионе — до 1 мкг/м³.

Диоксид серы. В 1997 г. среднегодовые фоновые концентрации диоксида серы в центральном и юго-западном районах ЕТР составили 0,6–0,7 мкг/м³, что в 2–2,5 раза меньше, чем в 1996 г. На крайнем юге ЕТР, по данным фоновой станции в горах Западного Кавказа, и на юге АТР, в Байкальском регионе среднегодовые концентрации диоксида серы остались на уровне прошлого года: 0,1–0,2 мкг/м³. Максимальные среднемесячные фоновые концентрации диоксида серы составили в декабре 1996 г. 3,7 мкг/м³ в центральном районе ЕТР и 0,5 мкг/м³ в Байкальском регионе. В летний период года среднемесячные концентрации диоксида серы на ЕТР колебались в пределах 0,10–0,20 мкг/м³, на АТР (в Байкальском регионе) — 0,05–0,10 мкг/м³. За последние 10 лет фоновое содержание диоксида серы в воздухе уменьшилось на ЕТР в 4 раза, на юге АТР, в Байкальском регионе — в 2 раза.

Сульфаты. Среднегодовые концентрации сульфатов на ЕТР изменялись от 1,6 мкг/м³ в центральном районе ЕТР до 3,5 мкг/м³ на юге ЕТР. Сезонные различия фоновых концентраций невелики, типичным является повышенное содержание сульфатов в воздухе в холодный период года: 1,7 и 4,1 мкг/м³ (среднесезонные) соответственно в центральном и южном районах. Следует отметить противоположный годовой ход изменения концентраций сульфатов на юго-востоке ЕТР, где их повышенное содержание в воздухе наблюдалось в теплый период года (3,8 мкг/м³), а пониженное — в холодный (2,8 мкг/м³). В Байкальском регионе среднегодовая концентрация сульфатов в 1997 г. составила 1,1 мкг/м³ (среднесезонная концентрация в теплый период года — 0,78 мкг/м³, в холодный — 1,3 мкг/м³). За последние 10 лет на ЕТР фоновая концентрация сульфатов уменьшилась в 2 раза, на АТР, в Байкальском регионе практически не изменилась.

Атмосферные осадки

Тяжелые металлы. В 1997 г. на ЕТР среднегодовые фоновые концентрации свинца в атмосферных осадках остались в пределах значений, которые наблюдались в предыдущие годы, и составили в центральном районе ЕТР 12 мкг/л, на Западном Кавказе — 4 мкг/л. В Южной Сибири концентрация свинца в 1997 г. оказалась максимальной с начала многолетних наблюдений — 5 мкг/л.

Среднегодовые концентрации кадмия в атмосферных осадках на территории России изменялись незначительно и составили в центральном районе ЕТР 0,15 мкг/л, на Западном Кавказе — 0,35 мкг/л, в Южной Сибири — 0,13 мкг/л, что хорошо согласуется со среднегодовыми значениями, полученными по данным многолетних наблюдений.

Среднегодовая концентрация ртути в атмосферных осадках на ЕТР была минимальной по сравнению с данными многолетних наблюдений и составила 0,08 мкг/л. В Южной Сибири среднегодовая концентрация ртути близка к 1 мкг/л. В теплый период года концентрация ртути в атмосферных осадках в 5 раз больше, чем в холодный: в центральном районе ЕТР в холодный период года — 0,042, в теплый — 0,13 мкг/л, в Байкальском регионе в холодный период года — 0,24, в теплый — 1,5 мкг/л.

Годовой поток тяжелых металлов с осадками на единицу площади подстилающей поверхности (м²) в центральном районе ЕТР составил: свинца — 8 мг, кадмия — 0,1 мг, ртути — 0,06 мг; в Южной Сибири: свинца — 2,3 мг, кадмия — 0,6 мг, ртути — 0,5 мг. Анализ результатов многолетних наблюдений показал, что годовой поток кадмия вцентральном районе ЕТР, а также ртути в центральном районе ЕТР и на Западном Кавказе незначительно уменьшился.

Хлорорганические пестициды. По данным наблюдений фоновых станций, в 1997 г. содержание пестицидов в атмосферных осадках продолжало уменьшаться. В центральном районе ЕТР среднегодовая концентрация гамма-ГХЦГ составила 10 нг/л, п,п-ДДТ — 91 нг/л (сумма ДДТ — 111 нг/л), на Западном Кавказе концентрация гамма-ГХЦГ — 3,3 нг/л, п,п-ДДТ — 99 нг/л (сумма ДДТ — 113 нг/л). На юге АТР, в Байкальском регионе среднегодовая концентрация гамма-ГХЦГ составила 4,0 нг/л, п,п-ДДТ — 63 нг/л (сумма ДДТ — 71 нг/л). Величины годового выпадения анализируемых пестицидов на подстилающую поверхность составили: гамма-ГХЦГ в центральном районе ЕТР — 7,0–8,6 мкг/м², на юге АТР, в Байкальском регионе — 1,8 мкг/м²; п,п-ДДТ в центральном районе ЕТР — 62 мкг/м², на Западном Кавказе — 256 мкг/м², на юге АТР, в Байкальском регионе — 29 мкг/м².

Полициклические ароматические углеводороды. В 1997 г. среднегодовая концентрация бенз(а)пирена в атмосферных осадках на территории России возросла по сравнению с ее уровнем за последние 3–4 года и составила на ЕТР 0,70–0,75 нг/л, на АТР, в Байкальском регионе — 0,66 нг/л. Максимальная среднегодовая концентрация бенз(g,h,i)перилена на ЕТР наблюдалась в центральном районе (7,5 нг/л), минимальная — на Западном Кавказе (2,8 нг/л). Годовой поток БП в 1997 г. значительно превысил величину 1996 г. и составил на Западном Кавказе 1,79 мкг/м² (в 1996 г. — 0,57 мкг/м²), в центральном районе ЕТР — 0,52 мкг/м² (в 1996 г. — около 0,05 мкг/м²).

Ионный состав атмосферных осадков. Диапазон колебаний концентрации ионов составил 5,0–25 мг/л. Наиболее низкие концентрации суммы ионов в атмосферных осадках наблюдались на ЕТР. В центре, на севере и северо-западе ЕТР преобладали сульфат- и нитрат-ионы (более 55%). Доля анионов от общего количества примесей в осадках составила 70–73%. Из катионов первое место занимали ионы аммония — 12–17%. Осадки в указанных районах характеризовались как слабокислые.

На АТР в восточном направлении доля нитрат-ионов значительно сокращалась (до 4,5% на тихоокеанском побережье), а возрастала доля гидрокарбонат— и сульфат-ионов. На тихоокеанском побережье около 50% всех примесей приходилось на долю сульфат- и хлорид-ионов. В Сибири около 55% общей минерализации осдаков формировалось за счет гидрокарбонат- и сульфат-ионов, причем концентрация гидрокарбонат-ионов составила 38–40%. Из катионов в осадках преобладали ионы натрия и магния (13–14%). Осадки на АТР были преимущественно щелочные. В 1997 г. среднегодовое суммарное выпадение веществ с осадками находилось в пределах 5–15 г/м², что является характерным для последнего 5-летнего периода.

Трансграничное загрязнение воздуха

Атмосферные осадки

Наблюдения, выполненные в 1997 г. в рамках Европейской программы мониторинга и оценки переноса загрязняющих веществ в атмосфере (ЕМЕП) на российских станциях трансграничного контроля Янискоски, Пинега и Шепелево, показывают, что атмосферные осадки слабо подвержены закислению. Диапазон изменений находится в пределах 4,9–6,5 рН, т. е. от слабокислотных до слабощелочных, хотя в отдельные месяцы суточные значения рН снижались до 4,3.

Среднемесячные значения рН атмосферных осадков на российских станциях ЕМЕП достаточно стабильны, сезонная изменчивость выражена незначительно. Среднегодовые значения рН составляют 4,89; 5,4; 5,11 соответственно для станций Янискоски, Пинега и Шепелево и не превышают пороговое значение кислотности дождевой воды для фоновых станций. Такие среднемесячные значения рН не могут рассматриваться как опасные даже для высокочувствительных экосистем Севера. Обобщение многолетних наблюдений на станциях ЕМЕП показало, что в 1997 г. уменьшилось выпадение свободных ионов водорода с атмосферными осадками на подстилающую поверхность.

Мониторинг веществ, вызывающих закисление, в первую очередь, соединений серы и азота, показал, что сульфат-ион остается доминирующим кислотным анионом для всех станций ЕМЕП, однако вклад азотной кислоты в закисление осадков довольно существенен и постоянно растет. Концентрации сульфатов максимальны в центральных районах России и убывают к северу. На станции Шепелево среднегодовые концентрации сульфатной серы в осадках составляли 1,02 мг S/л, Пинега — 0,60 мг S/л, а на станции Янискоски — 0,37 мг S/л. Содержание серы в осадках в холодный и теплый период может отличаться более чем в 5 раз. Максимальные концентрации сульфат-ионов на станции Шепелево наблюдались в осенне-зимний период. Сезонная зависимость на станциях Пинега и Янискоски выражена не столь ярко.

Содержание нитратов в осадках изменяется от 0,09 мг/л для станции Янискоски до 0,33 мг/л для станции Шепелево. Характер пространственного распределения содержания нитратов и сульфатов в атмосферных осадках примерно одинаков. Наиболее высокая концентрация нитратов в осадках наблюдается в холодный период года, что соответствует сезонной изменчивости концентраций оксидов азота в атмосферном воздухе и указывает на важную роль антропогенных источников в формировании уровней содержания нитратов в осадках.

Концентрации аммония в атмосферных осадках на станции Шепелево варьируют от 0,13 до 3,5 мг/л, т. е. диапазон вариаций составляет два порядка, однако сезонная изменчивость выражена незначительно.

Газы и аэрозоли

Согласно данным о суточных концентрациях газов и аэрозолей, содержание диоксидов серы и азота в атмосферных осадках увеличивается в направлении от северных к центральным районам России. Минимальные среднегодовые концентрации оксидов серы и азота характерны для Арктики (SO² — 0,29 мкг S/м³, NO² — 0,03 мкг N/м³), а максимальные — для средних широт (SO² —1,14 мкг S/м³, NO² — 0,93 мкг N/м³). Пространственное распределение аэрозолей сульфатов и нитратов подобно распределению концентрации диоксида серы. Измеренные концентрации значительно ниже, чем принятые в мировой литературе допустимые значения для самых чувствительных видов наземной растительности (15 мкг/м³ для диоксида серы и 40 мкг/м³ для оксидов азота).

На станциях Шепелево и Пинега максимальные концентрации диоксида серы аэрозольного сульфата наблюдаются в холодный период. На станции Янискоски характер загрязнения атмосферы в значительной степени определяется выбросами загрязняющих веществ от комбината "Печенганикель". Поскольку выбросы комбината не зависят от сезона года, практически невозможно проследить сезонные изменения концентраций.

Среднегодовые концентрации соединений серы и азота для станций контроля трансграничного переноса загрязняющих воздух веществ представлены в табл. 1.3.

Выпадения соединений серы и азота

Величины мокрых выпадений соединений серы и азота для районов рассматриваемых станций лежат в пределах 0,14–0,55 г/м² в год для серы и 0,05–0,45 г/м² в год для азота. На всех станциях количество сухих и мокрых выпадения серы и азота в зимний период существенно ниже, чем в летний. Доля аммонийного азота составляет 60% суммарного мокрого выпадения азота для станций Пинега и Шепелево, около 40% — для станции Янискоски.

Анализ долгопериодных рядов наблюдений на станции Янискоски показывает, что концентрация серы в атмосферных осадках значительно варьирует год от года и зависит от их количества. За период 1981–1997 гг. отдельные среднегодовые значения различаются в среднем на 40%. В меньшей степени изменчивы многолетние значения мокрых выпадений серы. С 1987 по 1995 гг. количество мокрых выпадений сульфатной серы оставалось практически неизменным и составляло в среднем 0,24 г S/м² в год. В 1997 г. сохранилась тенденция уменьшения количества мокрых выпадений серы и азота для станции Янискоски. Временной ряд наблюдений на станциях Пинега и Шепелево относительно короткий. По сравнению с 1996 г. выпадения серы и азота с осадками сохранились на прежнем уровне. Данные о среднегодовых (за 1997 г.) значениях суммарных (сухих и мокрых) выпадений серы и азота (в расчете на массу элемента) для района каждой станции представлены в табл. 1.4 (цифры в скобках – доля выпадений каждого из элементов).

Средние за длительный период наблюдений концентрации и выпадения загрязняющих воздух веществ, определяющих трансграничное загрязнение, относительно невелики и по существующим представлениям не могут вызвать заметных негативных экологических эффектов в Северо-Западном регионе России.

Озоновый слой Земли

По данным наблюдений общего содержания озона (ОСО) сетью наземных российских озонометрических станций (Росгидромет), других стран СНГ и Латвии, летние и осенние месяцы 1997 г. характеризовались спокойным состоянием полей ОСО практически над всей контролируемой территорией. На этом фоне уже не первый год резко выделяется весна с аномально низкими значениями ОСО в марте и апреле над Восточной Сибирью.

В январе 1997 г. среднемесячные значения ОСО составили ~325–425 е. Д. (единиц Добсона) над районом Якутск—Магадан, что ниже нормы на 10%. Над остальными районами поле ОСО оставалось близким к норме.

В феврале среднемесячные значения ОСО были ниже на 10–15% над районами Восточной Сибири и близкими к среднемноголетним (~375–450 е. Д.) над остальной территорией.

В марте и апреле среднемесячные значения ОСО приближались к среднемноголетним (~375–400 е. Д.) над центральными районами ЕТР, Украиной и Средней Азией. Над остальной контролируемой территорией среднемесячные значения ОСО были понижены на 5–30% в марте и на 5–25% в апреле. Наибольшие отклонения от климатических норм (~475 е. Д.) наблюдались над северными районами Якутии. Практически в течение двух месяцев имели место аномально низкие ежедневные значения ОСО над Восточной Сибирью (в особенности над ее северными районами).

В мае отклонения среднемесячных значений ОСО от климатических норм (~350–400 е. Д.) на –5% наблюдались над районами Сибири и Дальнего Востока. Над остальными регионами поле ОСО было близким к норме. В первые дни месяца сохранялись низкие (ниже нормы на 15–20%) значения ОСО над северными и центральными районами Якутии и северными районами ЕТР.

С июня по ноябрь среднемесячные значения ОСО над всей контролируемой территорией были близки к норме. Резких колебаний в значениях ОСО в этот период не наблюдалось.

В декабре среднемесячные значения ОСО над всей контролируемой территорией также были близки к норме (~325–375 е. Д.), исключая северо-западную часть ЕТР и Балтии, где, начиная со второй половины месяца, стабильно отмечались аномально низкие значения ОСО. Дефицит озона превышал 20%.

Наибольшие среднемесячные отклонения от климатических норм составляли в январе –10%, феврале –15%, марте –30%, апреле –25%, мае –5%, декабре –20%. Аномалия ОСО в марте-апреле над восточной территорией страны является самой значительной как по длительности, так и по размерам затрагиваемой территории и дефициту озона за все время наблюдений.

Аномалия ОСО над восточной территорией страны явилась отражением необычно низкого содержания озона в циркумполярном вихре весной 1997 г., когда в Арктике наблюдалось близкое подобие "озоновой дыры" в Антарктике.

Наиболее неблагоприятными с точки зрения потерь озона и повышения доз УФ-Б радиации являются Восточная Сибирь и северо-запад ЕТР. Однако даже пониженный уровень озона зимой-весной остается достаточно высоким для предотвращения появления избыточных доз УФ-Б радиации на поверхности Земли.