уровень загрязнения воздуха NO₂ в 2023–2024
В Алматы ежедневно передвигается более 600 тыс. автомобилей – и они остаются одним из серьезных источников загрязнения. Воздух в Алматы содержит сотни загрязнителей: взвешенные частицы PM2.5 и PM10, диоксид серы, оксид углерода, диоксид и оксид азота, фенол, формальдегид, озон, кадмий, мышьяк, свинец, шестивалентный хром, никель, бензапирен, бензол, этилбензол, хлорбензол, параксилол, метаксилол, кумол, ортоксилол и другие.
Одним из наиболее токсичных и распространенных загрязнителей является NOx – это общее обозначение оксидов азота, включая диоксид азота (NO₂) и оксид азота (NO), образующихся преимущественно в процессе сгорания топлива. Среди них особую опасность представляет NO₂ – токсичный газ, который также способствует образованию вторичных PM2.5 и приземного озона – ключевых загрязнителей городского воздуха.
Фонд “Almaty Air Initiative” провел первое в Алматы исследование, охватывающее два года наблюдений за диоксидом азота – 2023 и 2024.
Особенно уязвимыми являются дети, пожилые люди и люди с хроническими болезнями дыхательной системы.
Исследование китайских ученых подтверждает связь между длительным воздействием диоксида азота и онкологическими заболеваниями, такими как рак полости рта: через год после воздействия риск увеличивается на 7,2%, а через 3 года – на 11,5%.
Диоксид азота (NO₂) также оказывает токсичное воздействие на мозг и центральную нервную систему: он связан с ухудшением памяти, внимания, снижением IQ у детей, повышенным риском нейродегенеративных заболеваний (включая деменцию), а также вызывает воспаление и оксидативный стресс в мозге, что повреждает нейроны и нарушает когнитивные функции.
По данным МВД РК, 31% автопарка города – это машины старше 20 лет, не соответствующие современным экологическим стандартам. Многие из них эксплуатируются без каталитических нейтрализаторов, которые во многих странах являются обязательными для снижения выбросов оксидов азота и других токсичных соединений.
Помимо транспорта, свой вклад в загрязнение NO₂ вносят угольные ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3, а также мелкие источники сжигания топлива – частные дома, котельные, бани и пр.
Однако, в отличие от отопительного сезона, транспорт работает круглый год. Именно он оказывает наибольшее влияние на фоновое загрязнение диоксидом азота в течение всего года – в том числе летом, когда другие источники временно снижают активность.
Таким образом, официальная статистика показывает: в Алматы наблюдается хроническое превышение безопасного уровня загрязнения диоксидом азота, и масштабы проблемы существенно выходят за пределы допустимого по международным стандартам.
Исследование Almaty Air Initiative
Зимой концентрации NO₂ в 2 раза выше, чем летом. В январе и декабре уровень диоксида азота достигает пиковых значений – почти 100 мкг/м³ в январе 2023 и около 80 мкг/м³ в декабре 2024, тогда как в летние месяцы он снижается до 30–35 мкг/м³.
Сезонная зависимость выражена четко. Наблюдается устойчивое снижение концентраций с января по июль и рост с октября по декабрь, что говорит о сильной зависимости уровня загрязнения от сезона.
Общая картина и характерные пики сохраняются как в 2023, так и в 2024 году, несмотря на небольшие различия в отдельных месяцах – это подтверждает надёжность данных.
Такая ситуация объясняется несколькими причинами. Зимой в Алматы снижается уровень планетарного пограничного слоя и часто возникает температурная инверсия – тёплый воздух сверху перекрывает холодный у земли, из-за чего загрязнения не рассеиваются. В этот же период усиливаются выбросы от сжигания угля – на ТЭЦ и в частных домах. Кроме того, зимой в долине снижается вентиляция воздуха из-за слабого ветра и застоя.
Треть всех дней в прошлом году воздух был опасен для уязвимых групп. В 143 днях уровень NO₂ превышал 40 мкг/м³, что делает воздух нездоровым для чувствительных групп (дети, пожилые, астматики).
Еще 7 дней, когда концентрация диоксида азота (NO₂) превышала 100 мкг/м³, что считается очень опасным уровнем загрязнения для всего населения, независимо от возраста и состояния здоровья.
сравнение PM2.5 и NO₂
Для сравнения, изучим календарь загрязнения PM2.5. Количество “чистых” дней – дней, когда концентрация PM2.5 соответствует суточной норме ВОЗ в 15 мкг/м³ – в 2024 году в Алматы было намного больше – 164. По NO₂ – всего 16 дней, что подчеркивает хронически высокий уровень диоксида азота и его серьезную недооцененность как экологической угрозы.
В то время как загрязнение PM2.5 демонстрирует ярко выраженную сезонность (резкий рост зимой и спады летом), уровень NO₂ остаётся высоким в течение всего года, включая летние месяцы. Это говорит о транспортной природе загрязнения диоксидом азота, в отличие от сезонных выбросов от отопления.
Самый грязный месяц: февраль 2024 года – 82 мкг/м³. Самые высокие среднегородские концентрации NO₂ были зафиксированы в середине февраля – три дня с критически высокими значениями, опасными для здоровья всех жителей города. Опираясь на данные, мы можем выделить топ-3 самых “грязных” дня по NO₂ в 2024 году.
17 февраля (122.3 мкг/м³) стал первым выраженным пиком года, обусловленным холодной погодой, отоплением и низким уровнем рассеивания в атмосфере.
19 февраля, средний уровень NO2 по всему городу достиг 124.0 мкг/м³, что указывает на устойчивую метеоситуацию, благоприятствующую накоплению загрязнителей.
20 февраля зарегистрирован абсолютный максимум средней по городу концентрации диоксида азота – 130.4 мкг/м³, в пять раз выше рекомендованной ВОЗ суточной нормы.
К сожалению, мы не располагаем достаточными аналитическими данными, чтобы сделать полный вывод, что стало причиной резкого повышения концентрации диоксида азота именно в эти дни прошлого года.
Самый чистый месяц: май 2024 года – 32 мкг/м³
В любое время года в будни концентрации NO₂ выше утром и вечером. Самое грязное время суток – с 7:00 до 8:00 и с 20:00 до 21:00. На степень загрязнения влияет пограничный слой атмосферы – он либо “запирает” грязные частицы и газы у земли (утром и вечером), либо поднимается выше (днем) и дает возможность грязному воздуху выветриться.
Как меняются концентрации в разных частях города
На уровень загрязнения влияет топография и микрометеорология Алматы.
Исходя из суточных ритмов загрязнения в городе выявлено два кластера: северный (преимущественно, точки мониторинга в Алатауском, Жетысуском и Турксибском районах) и южный (преимущественно, Бостандыкский, Медеуский и Ауэзовский район). В южном районе суточные колебания концентрации меньше, но уровень загрязнения немного выше, чем в северном, что скорее всего связано с меньшей продуваемостью и расположением самих датчиков относительно локальных источников.
Кластер 1 (тёмно-синий) – районы с умеренными пиками утром и вечером. Точки мониторинга NO₂ в северных районах города (Алатауский, Жетысуский, Турксибский) в большинстве своём относятся к этому кластеру. Также, часть точек этого кластера можно найти и в других районах города.
Кластер 2 (голубой) – точкам данного кластера характерен менее проявленный спад концентраций в дневное время Большинство точек этого кластера расположены в южной части города – в частях Бостандыкского, Медеуского, Ауэзовского районов.
Ниже представлено их распределение по городу:
Исследование 2022 года демонстрирует, как уровень планетарного пограничного слоя (ППС) – показанный чёрной линией на графике – меняется в течение года и суток в Алматы. Эти изменения напрямую влияют на концентрации загрязняющих веществ.
В утренние и вечерние часы, когда ППС находится на минимальной высоте, воздух у поверхности становится «заперт» – загрязняющие вещества скапливаются, так как отсутствует вертикальное перемешивание. С восходом солнца этот приземный атмосферный слой прогревается, ППС поднимается, и загрязнения начинают активнее рассеиваться, снижая концентрации у земли. По вечерам, наоборот, слой резко опускается – и снова наблюдается рост загрязнений.
Такая суточная «волна» особенно хорошо видна при анализе PM2.5 (см. по ссылке) – и аналогичный суточный рисунок мы наблюдаем и для диоксида азота, как показано на графиках выше. Это подтверждает, что поведение загрязнителей тесно связано с динамикой ППС – они накапливаются ночью и утром, когда слой сжат, и рассеиваются днём при его подъеме.
Иными словами, суточные колебания загрязненности воздуха обусловлены не только выбросами, но и физикой атмосферы.
В будни концентрации незначительно выше, особенно утром и вечером. В выходные дни пики сглаживаются, особенно в тёплый сезон. Средние уровни по кластерам сопоставимы, но в Кластере 2 значения стабильно выше на 1–2 мкг/м³ в каждый день недели. Различия в концентрациях между буднями и выходными могут быть связаны с уменьшением трафика в выходные, увеличением сжигания угля в банях, и др.
Чтобы разобраться с этим, стоит взглянуть на суточную динамику в разрезе дней недель.
Пиковые значения в будние дни могут быть связаны с увеличением утренней и вечерней транспортной активности. Относительное снижение транспортной активности в середине дня вкупе с повышением уровня ППС, объясняет проседание в кривой концентраций NO₂.
В прошлом исследовании, мы показывали, что уровни PM2.5 в Бостандыкском и Медеуском районах поднимались в течение дня, формируя характерный “холм”. Это связано с тем, что PM2.5 более инерционен, подвержен накоплению и может активно поступать от локальных источников или транспортации в приземном слое атмосферы, особенно в дневное время. NO₂ же гораздо более летучий и быстрее реагирует на изменения в атмосфере, включая рассеивание.
Суточные тенденции по кластерам сохраняются несмотря на смену сезонов, хотя наблюдается значительное снижение концентраций в теплое время года.
- Развитие и доступность общественного транспорта на газе и электричестве. В Сеуле перевод автобусных парков на экологичные виды топлива стал одним из ключевых факторов снижения выбросов от транспорта.
- Переход с угольного отопления на газовое. Массовая газификация жилого сектора в Китае резко улучшила качество воздуха в зимний период. Алматы может повторить этот шаг, отказавшись от угля в частных домах и котельных.
- Установка фильтров на источники отопления и производства. Дополнительные системы очистки помогают сократить выбросы оксидов азота от крупных и мелких источников – от ТЭЦ до частных домохозяйств.
- Поощрение пешей и велосипедной мобильности, особенно на коротких дистанциях. Копенгаген и Амстердам стали примерами того, как изменение городской инфраструктуры снижает зависимость от автомобилей и уровень загрязнения воздуха.
- Усиление контроля за техосмотрами и выбросами на дорогах. В странах с более развитыми и сильными институтами, ежегодные тех. инспекции автомобилей (техосмотры) являются рабочим инструментом и не допускают экологически неисправные авто на улицы городов. В Сингапуре и Японии дополнительно используются интеллектуальные системы мониторинга, позволяющие выявлять загрязняющие автомобили в реальном времени.
- Введение зон с низкими выбросами (LEZ) на территории города. Лондон, Париж и Милан уже доказали, что такие зоны эффективно снижают концентрации NO₂ в воздухе и стимулируют переход на более экологичный транспорт.
Чтобы снизить вредное воздействие NOx на здоровье в условиях городской среды следуйте этим рекомендациям:
- Избегайте длительного пребывания рядом с оживлёнными дорогами, особенно в часы пик. Это касается как прогулок, так и летних террас или детских площадок, расположенных у проезжей части.
- Не занимайтесь спортом рядом с дорогами. Для прогулок и физической активности выбирайте парки, набережные или районы ближе к предгорьям.
- Следите за уровнем загрязнения воздуха с помощью мобильных приложений (например, IQAir или AirVisual) и избегайте активной физической нагрузки на улице в дни с высоким уровнем загрязнений.
- Проветривайте помещения в периоды, когда воздух чище – рано утром, поздно вечером или после дождя.
- Если вы живёте рядом с дорогой, держите окна закрытыми в часы интенсивного трафика.
- Находясь в пробке, не открывайте окна. Загрязнение воздуха внутри машины в этом случае может быть на 40% выше, особенно рядом с "дымящими" авто.
- Используйте очистители воздуха дома, особенно в спальнях и детских комнатах.
- Поддерживайте своё авто в исправном состоянии и проходите технический осмотр вовремя – это вклад не только в своё здоровье, но и в чистоту воздуха для всех.
Эти простые шаги не только помогут защитить вас и вашу семью, но и будут способствовать формированию городской культуры, где чистый воздух – это норма, а не исключение.