Как сделать небо над промышленным городом чистым

В крупных промышленных городах России регулярно вводят режимы «черного неба» и чрезвычайной ситуации из-за загрязнения атмосферы. В такие дни, а иногда и недели концентрация вредных веществ в воздухе может превышать допустимые значения в десятки раз — жителям советуют не выходить из дома и поберечь здоровье. Красноярский ученый Алексей Романов разработал технологию, которая позволит бороться с выбросами в крупных городах. Plus-one.ru рассказывает, как она устроена.

Почему важно считать выбросы

В январе 2020 года в 12 промышленных городах России был запущен эксперимент по снижению и квотированию выбросов. К 2024 году, по требованию президента, объем вредных выбросов должен снизиться на 20% в наиболее загрязненных городах. Эксперимент стал частью принятого в 2019 году федерального проекта «Чистый воздух». Список городов-участников может расшириться до 46.

Между тем методология расчета распространения выбросов, предусмотренная для реализации всего проекта, «морально устарела», считает основатель консалтинговой лаборатории A2 Research & Development lab, кандидат технических наук Алексей Романов. Область ее использования — населенные пункты с небольшим количеством источников загрязнения воздуха, а не крупные индустриальные центры типа Челябинска и Красноярска. В больших промышленных городах вредные газы от машин, предприятий и котельных разлетаются по всему городу. Траектории распространения зависят от типа рельефа, этажности застройки, плотности автомобильного потока, розы ветров и других факторов, говорит Алексей Романов.

В 2004 году он окончил Сибирский федеральный университет (кафедра геоинформационных систем), в 2010-м защитил диссертацию по теме «Оперативная оценка экономического ущерба от лесных пожаров». По словам ученого, существующая методология, на которую опирается проект «Чистый воздух», предполагает лишь инструментальный замер выбросов у конкретных источников и не способна рассчитывать траектории распространения загрязняющих веществ.

Математическая основа модели была разработана в 1920-х годах, когда «вместо компьютеров использовались логарифмические линейки», утверждает Алексей. Он предлагает использовать современную лагранжевую методику. «Она признана чуть ли не во всем мире. А в Австралии и ЕС принята на законодательном уровне», — говорит он.

Чем уникален российский стартап

В США, Евросоюзе, некоторых странах Азии разработаны свои требования к методикам по расчету выбросов. «У нас ровно наоборот — одна методика применяется повсеместно. И это в стране, которая занимает шестую часть суши и невероятно разнообразна с точки зрения рельефа, климата, типа промышленности и так далее», — говорит Алексей Романов.

В соавторстве с единомышленниками он доработал лагранжевую технологию таким образом, чтобы, анализируя огромные массивы данных, определять основные источники загрязнения атмосферы и создавать модели распространения загрязняющих веществ в российских городах.

«Теперь есть возможность с точностью до часа отследить концентрацию вредных веществ на разной высоте воздушного слоя — 5, 10, 20 метров и выше», — поясняет ученый.

Для этого команда A2RD моделирует участок местности размером 30 на 40 км, учитывая рельеф, застройку и метеорологические условия. Далее специалисты включают в модель данные по выбросам предприятия, среди них — бензопирен, диоксиды азота и серы (NO₂ и SO₂), крупная и мелкая пыль (PM₁₀ и PM_2,5), углекислый газ. «В итоге появляется возможность определить, что нужно сделать для сокращения выбросов», — поясняет Алексей Романов.

Его команде удалось обнаружить основные причины загрязнения воздуха в родном Красноярске. Так, оказалось, что годовые выбросы бензопирена от ТЭЦ в пять раз меньше, чем от домашних печей (13 кг против почти 70 кг). А основная масса загрязняющих веществ из частных труб распространяется всего в двух метрах над поверхностью земли и оседает в центре города. Это означает, что перевод угольных ТЭЦ Красноярска на природный газ не улучшит ситуацию с воздухом, подчеркивает ученый.

«Помимо этого, нам впервые удалось оценить влияние незамерзающего зимой Енисея», — продолжает Алексей Романов. При температуре воздуха −30 °C пар от воды смешивается с загрязняющими веществами от печей, ТЭЦ и других источников и весь город «накрывает крышкой», под которой образуется удушающий смог. Ученый настаивает на прекращении строительства многоэтажек вдоль берега реки. По его словам, это мешает рассеиванию загрязняющих веществ.

В рамках эксперимента по снижению выбросов Росприроднадзор установил в Красноярске 50 датчиков мониторинга воздуха. Алексей Романов утверждает, что благодаря его технологии у каждого из них можно не только оценить вклад отдельно взятого предприятия в загрязнение атмосферы, но и определить для каждого района города основной загрязнитель. Это поможет принять эффективные меры по борьбе с ним, среди них — замена угля бездымным топливом, газификация, перевод частных домов на отопление от ТЭЦ. Вместе с тем такие данные могут стать основой для выбора направлений развития Красноярска.

Основатель A2RD называет свою лабораторию в том числе и консалтинговым проектом для промышленных компаний, которые хотят снизить выбросы, улучшить эффективность производства и ESG-показатели (воздействие на природу, общество, оценка качества корпоративного управления).

Что говорят эксперты

Гендиректор Центра экологических инвестиций Михаил Юлкин рассказал Plus-one.ru, что методологию, которую предлагает Алексей Романов, или подобную ей необходимо внедрять в проект «Чистый воздух». «Другое дело, что сама идея квотирования концентраций выбросов в разных точках города неправильна. Какая разница, где рассеиваются и куда уходят загрязняющие вещества, они же все равно будут. Надо квотировать годовое количество выбросов», — говорит эксперт.

С ним согласен профессор, доктор медицинских наук, лауреат Нобелевской премии в составе Межправительственной группы по изменению климата Борис Ревич. В разговоре с Plus-one.ru он отметил, что авторы проекта «Чистый воздух» допустили ряд просчетов, из-за чего «есть высокая вероятность неточной оценки рисков для здоровья населения». В частности, выбрасываемые предприятиями канцерогены грозят развитием онкологических заболеваний, считает Борис Ревич. По его мнению, чтобы точно определить риски здоровью населения, необходимо применять современные методики моделирования и оценки загрязнения воздуха, одной из которых является методика Алексея Романова.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.