Метеорологический Синтезирующий Центр - Восток (МСЦ-В)

  МСЦ-В занимается выполнением оперативных и научных исследований по оценке уровней загрязнения воздуха тяжелыми металлами (ТМ) и стойкими органическими загрязнителями (СОЗ). 

MSC-E/INM Technical Report 4/2016
"Assessment of lead pollution levels in Belarus with fine spatial resolution (EMEP case study)" 
engl    russ

Country-specific case study on assessment of lead pollution levels in Belarus in 2012 is completed. This work was carried out in close cooperation with national experts form Institute of Natural Management of National Academy of Science of Belarus (INM). The experts from Belarus submitted a set of necessary input data for the work, including national emissions with fine spatial resolution (10x10 km2) and splitting to source categories, measured concentrations of lead in air at background station ‘Berezinskiy Reserve’ and at urban stations in Belarusian cities, and concentrations of lead in soils. The results were jointly analyzed by experts from Belarus and MSC-E.

Emission of lead (kg/km2/y) in 2012 in modelling domain including Belarus and surrounding areas (left) and location of monitoring stations (Pb in air) in the selected domain (right)

Spatial distribution of concentrations in air demonstrated gradient from the western and the south-western parts to the north-eastern part of the country. Deposition fluxes were distributed non-uniformly across the country. Higher deposition levels were noted for the south-western part of the country because of distribution of national emissions and atmospheric precipitation.

 

Annual mean concentrations in air (left) and total annual deposition (right) of lead with resolution 10x10 km2. Circles in map (a) mean observed air concentrations at monitoring stations


Contributions of three types of emission sources were assessed, namely anthropogenic sources, secondary sources within the EMEP region and sources located outside the EMEP domain (non-EMEP sources). The contribution of anthropogenic sources to total deposition to Belarus was 34%, secondary sources – 60% and non-EMEP sources – 6%. Regional-mean contribution of secondary sources to deposition ranged from 47% in the Brest region to 65% in the Mogilev region. The highest contribution of anthropogenic sources, both in relative and in absolute terms, was noted for the western part of Belarus making around 50% in the Brest and Grodno regions.

 


Deposition fluxes of lead to Belarusian regions in 2012 (left) and map of administrative regions of Belarus (right)

Contribution from foreign emission sources to anthropogenic deposition in Belarus made up 94%, and that from national sources – 6%. The main contributor to anthropogenic deposition to Belarus was Poland (52%), followed by Ukraine (11%) and Germany (3%). However, these contributions varied significantly across the country’s territory.

  


Contribution of national and foreign sources to anthropogenic deposition in Belarus (left) and spatial distribution of contribution of foreign sources to anthropogenic deposition in Belarus (right) in 2012


The highest contribution to deposition in Belarus from national sources came from emission source category ‘Iron and Steel Production’ (46%), followed by ‘Combustion in industries’ (21%),  ‘Electricity and Heat’ (15%) and ‘Other Chemical Industry’ (8%). However, the regional differences in contributions were substantial. The largest contribution of ‘Iron and Steel Production’ was noted for the Homel region (71%). ‘Combustion in Industries’ group was the main pollution source in the Grodno region (53%). The highest contribution of ‘Electricity and Heat’ and ‘Other Chemical Industry’ took place in the Vitebsk region (30% and 21%, respectively).

Spatial distribution of lead deposition from national sources and contributions of national emission source categories to anthropogenic deposition from national emissions in administrative regions of Belarus in 2012


Contribution to deposition of lead in Belarusian cities was distinguished between secondary and anthropogenic sources. Anthropogenic sources were considered as a sum of ‘external’ and ‘city’ sources. The main contributor to city pollution were secondary sources which contribution varied from around 40% to 65%. Among anthropogenic sources the major contribution to pollution in the cities was made by ‘external’ sources (75-96%), while the role of ‘city’ sources was comparatively low (4 – 25%).     

 

Deposition of lead in Belarusian capital cities in 2012 from different sources (left) and relative contribution of city, foreign and national external sources to anthropogenic deposition (right)


The comparison of modelled and observed air concentrations at the national background monitoring station ‘Berezinskiy reserve’ demonstrated that the observed levels were underestimated by the model. Possible reasons contributing to this discrepancy included uncertainties of the model, underestimation of the emission data and uncertainties of measurement data. For the analysis of heavy metal emission data in the EECCA counties joint efforts of national emission experts of these countries together with CEIP and TFEIP are required. Besides, in order to improve quality of measurements in the EECCA region, participation of national laboratories in the regular intercomparisons under the CCC supervision is appreciated. Finally, additional direction of the research could be focused on investigation of other pollutants in Belarus. It could help to understand if the considered situation is unique for lead or it is typical for other pollutants, for example, particulate matter or acidifying compounds

Active cooperation between MSC-E and Spain in the field of the country-specific Case Study was started in 2011. Spain submitted to MSC-E large amount of national data on observed pollutant levels and meteorological parameters. Example of measured concentrations of lead in air at Spanish stations in 2007 is demonstrated in figure below.

 

Observed concentrations of lead at Spanish measurement stations in 2007

 

 

Joint MSC-E/CHMI Technical note 1/2012
"Assessment of Heavy Metal Pollution Levels in the Czech Republic (EMEP case study)" 


Stations measuring Cd concentrations in air and in precipitation at the Czech national monitoring network. Green circles denote all stations, white circles - priority stations selected for the analysis, red squares - EMEP stations

The Czech Republic provided information on cadmium concentrations in air from 72 national monitoring stations, and concentrations in precipitation from 30 stations. Eight background regional stations with co-located measurements (i.e., measurements of concentrations both in air and in precipitation) were selected for the detailed analysis of pollution levels in the country. Two of them (Kosetice and Svratouch) report annually information on heavy metal concentrations and deposition to EMEP.

Modelling of cadmium concentrations and deposition was carried out for 2007 with spatial resolutions of 50x50 km and 5x5 km. Calculations with resolution 50x50 km were performed on the base of EMEP officially reported emission data. For simulations with resolution 5x5 km emission data for the Czech Republic were provided by national experts, while for other countries the EMEP emissions were re-gridded from 50-km to 5-km resolution.

Calculated fields of cadmium concentrations in air and total deposition generally reflected spatial distribution of the emissions. Patterns of pollution levels simulated with 5x5 km and 50x50 km resolution were similar. However, maps with finer resolution demonstrated much more detailed picture of country-scale pollution levels.

 

Spatial distribution of emission data with resolution 50x50 km (left) and 5x5 km (right). Location of priority stations is depicted by circles


Calculated concentrations of Cd in air with resolution 50x50 km (left) and 5x5 km (right) in the Czech Republic in 2007


Calculated total deposition of Cd with resolution 50x50 km (left) and 5x5 km (right) in the Czech Republic in 2007

 

Refinement of spatial resolution of emission and meteorological data resulted to reduction of discrepancies between modelled and measured annual mean concentrations of Cd at the priority stations.


Annual mean observed and modelled concentrations of Cd in 2007 at priority Czech monitoring stations

 

Time series of calculated concentrations modelled with different spatial resolution are compared with time series of concentrations observed at the Czech stations. Analysis of selected short-term pollution episodes allows to examine factors responsible for Cd levels in the atmosphere. Analysis of some of episodes is available in technical and status reposts. Further analysis will be continued.

Time series of modelled and observed concentrations of Cd in 2007 at priority Czech monitoring stations.

 

 

EMEП вносит существенный вклад в осуществление Протоколов Конвенции по тяжелым металлам и стойким органическим загрязнителям. В частности, предоставляет сторонам Конвенции необходимые методологии и руководства для инвентаризации национальных выбросов. Кроме того, EMEП разрабатывает модели по оценке качества воздуха и поддерживает сеть мониторинга для регулярного предоставления сторонам Конвенции информации о уровнях воздушных концентраций и выпадениях ТМ и СОЗ.

Соответствующие статьи Протоколов по ТМ и СОЗ, содержащие обязательства EMEП и сторон Конвенции, с ссылками на необходимые документы и информацию представлены ниже.

 

ПРОТОКОЛ ПО ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ

Статья 2
ЦЕЛЬ

Цель настоящего Протокола заключается в обеспечении, в соответствии с положениями последующих статей, ограничения вызванных антропогенной деятельностью выбросов тяжелых металлов, которые подвергаются трансграничному атмосферному переносу на большие расстояния и, по всей вероятности, могут оказывать значительное вредное воздействие на здоровье человека или окружающую среду.

Статья 3
ОСНОВНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

5. Каждая Сторона разрабатывает и ведет кадастры выбросов тяжелых металлов, указываемых в приложении I, используя, как минимум, для Сторон в пределах географического охвата ЕМЕП методологии, определенные Руководящим органом ЕМЕП, и используя для Сторон за пределами географического охвата ЕМЕП в качестве ориентировочных методологии, разработанные в рамках плана работы Исполнительного органа. [ECE/EB.AIR/87/add.1].

Статья 6
ИССЛЕДОВАНИЯ, РАЗРАБОТКИ И МОНИТОРИНГ

Стороны поощряют, сосредоточиваясь в первую очередь на тяжелых металлах, перечисленных в приложении I, исследования, разработки, мониторинг и сотрудничество, относящиеся к следующим областям, но не ограничиваясь ими:

a) выбросы, перенос на большие расстояния и уровни осаждения и их моделирование, существующие уровни в биотической и абиотической среде, разработка процедур согласования соответствующих методологий;

b) пути прохождения и кадастры загрязнителей в репрезентативных экосистемах;

g) основанный на воздействии подход, охватывающий соответствующую информацию, включая информацию, получаемую в соответствии с подпунктами a-f выше, об измеренных или смоделированных уровнях и путях прохождения в окружающей среде и воздействии на здоровье человека и окружающую среду для целей формулирования будущих стратегий оптимизированного ограничения, также учитывающих экономические и технологические факторы;

Статья 7
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

b) каждая Сторона в пределах географического охвата ЕМЕП представляет ЕМЕП через Исполнительного секретаря Комиссии на периодической основе, которую предстоит определить Руководящему органу ЕМЕП и утвердить Сторонам на сессии Исполнительного органа, информацию об уровнях выбросов тяжелых металлов, перечисленных в приложении I, используя, как минимум, методологии и временную и пространственную разбивку, определенные Руководящим органом ЕМЕП. Стороны из районов вне пределов географического охвата ЕМЕП представляют, при получении соответствующей просьбы, сходную информацию Исполнительному органу. Кроме того, каждая Сторона надлежащим образом собирает и представляет соответствующую информацию, относящуюся к своим выбросам других тяжелых металлов, принимая во внимание указания Руководящего органа ЕМЕП и Исполнительного органа в отношении методологий и временной и пространственной разбивки.

Статья 8
РАСЧЕТЫ

ЕМЕП, используя надлежащие модели и результаты измерений и своевременно до начала каждой ежегодной сессии Исполнительного органа, представляет Исполнительному органу расчеты по трансграничным потокам и осаждению тяжелых металлов в пределах географического охвата ЕМЕП. В районах за пределами географического охвата ЕМЕП используются модели, соответствующие конкретным условиям Сторон Конвенции.

Подробная информация о выбросах, измерениях и оценке уровней загрязнения для стран ЕМЕП

 


 

ПРОТОКОЛ ПО СТОЙКИМ ОРГАНИЧЕСКИМ ЗАГРЯЗНИТЕЛЯМ

Статья 2
ЦЕЛЬ

Цель настоящего Протокола заключается в ограничении, сокращении или прекращении выбросов, поступления или выделения в окружающую среду стойких органических загрязнителей.

Статья 3
ОСНОВНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

8. Каждая Сторона разрабатывает и ведет кадастры выбросов веществ, перечисленных в приложении III, и осуществляет сбор имеющейся информации, относящейся к производству и продаже веществ, перечисленных в приложениях I и II, при этом Стороны в пределах географического охвата ЕМЕП используют, как минимум, методологии и пространственную и временную разбивку, определенные Руководящим органом ЕМЕП, а Стороны за пределами географического охвата ЕМЕП ориентируются на методологии, разработанные в рамках плана работы Исполнительного органа.

Статья 8
ИССЛЕДОВАНИЯ, РАЗРАБОТКИ И МОНИТОРИНГ

Стороны поощряют исследования, разработки, мониторинг и сотрудничество в следующих областях, при этом приводимый ниже перечень не является исчерпывающим:

a) уровни выбросов, переноса на большие расстояния и осаждения, а также их моделирование, существующие уровни в биотической и абиотической среде, разработка процедур согласования соответствующих методологий;

b) пути переноса загрязнителей в репрезентативных экосистемах и их кадастры;

c) соответствующее воздействие на здоровье человека и окружающую среду, включая количественную оценку такого воздействия;

f) основанный на воздействии подход, охватывающий соответствующую информацию, включая информацию, получаемую в соответствии с подпунктами а)-е) выше, об измеренных или смоделированных уровнях, путях прохождения в окружающей среде и воздействии на здоровье человека и окружающую среду для целей формулирования будущих стратегий ограничения, учитывающих также экономические и технологические факторы;

Статья 9
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

a) каждая Сторона представляет Исполнительному органу через Исполнительного секретаря Комиссии на периодической основе, определяемой совещанием Сторон в рамках Исполнительного органа, информацию о мерах, принятых ею с целью осуществления настоящего Протокола;

b) каждая Сторона в пределах географического охвата ЕМЕП направляет ЕМЕП через Исполнительного секретаря Комиссии на периодической основе, определяемой Руководящим органом ЕМЕП и утверждаемой Сторонами на сессии Исполнительного органа, информацию об уровнях выбросов стойких органических загрязнителей, используя, как минимум, методологии и временную и пространственную разбивку, определенные Руководящим органом ЕМЕП. Стороны из районов, находящихся за пределами географического охвата ЕМЕП, представляют, при получении соответствующей просьбы, аналогичную информацию Исполнительному органу. Каждая Сторона также представляет информацию об уровнях выбросов веществ, перечисленных в приложении III за базовый год, указанный в этом приложении.


3. Заблаговременно до начала каждой ежегодной сессии Исполнительного органа EMEП представляет информацию о переносе на большие расстояния и осаждении стойких органических загрязнителей.

Подробная информация о выбросах, измерениях и оценке уровней загрязнения для стран ЕМЕП

Статья 3
ОСНОВНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

5. Каждая Сторона разрабатывает и ведет кадастры выбросов тяжелых металлов, указываемых в приложении I, используя, как минимум, для Сторон в пределах географического охвата ЕМЕП методологии, определенные Руководящим органом ЕМЕП, и используя для Сторон за пределами географического охвата ЕМЕП в качестве ориентировочных методологии, разработанные в рамках плана работы Исполнительного органа. [ECE/EB.AIR/87/add.1]

 

 

 

Детальные исследования уровней загрязнения ТМ (TFMM/EMEP)

Вводная информация

Исследования атмосферного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами включает в себя различные аспекты, такие как оценки выбросов в атмосферу, мониторинг уровней загрязнения и моделирование переноса химических веществ. Тем не менее, оценка уровней загрязнения в масштабе Европы осложняется рядом факторов. Во-первых, доступные регулярные измерения тяжелых металлов лишь частично покрывают область ЕМЕП. Кроме того, данные по выбросам тяжелых металлов часто характеризуются значительной неопределенностью, а также тем, что некоторые источники выбросов могут быть не учтены [ECE/EB.AIR/GE.1/2008/6]. Помимо этого, при моделировании загрязнения тяжелыми металлами используется параметризация ветрового подъема частиц пыли, содержащих загрязняющие вещества. Эта параметризация требует подробной специфической пространственно-распределенной информации и содержит значительные неопределенности. В целях совершенствования качества оценок уровней загрязнения МСЦ-В и ЕМЕП/TFMM организовали специальные детальные исследования по комплексному изучению загрязнения тяжелыми металлами в одной или нескольких странах ЕМЕП с привлечением всей имеющейся информации на европейском, национальном и локальном масштабе. Опыт, который будет получен в этом исследовании, может быть применен к другим странам ЕМЕП.

Цели исследования
  • Детальное изучение уровней загрязнения тяжелыми металлами с высоким пространственным разрешением
  • Определение влияния пространственного разрешения на результаты оценок уровней загрязнения
  • Анализ факторов, влияющих на качество оценки уровней загрязнения
  • Улучшение инструментов, применяемых для исследования уровней загрязнения (модели, измерений, данных о выбросах) для региона ЕМЕП, на основании опыта, полученного при исследованиях, направленных на отдельные страны.  
Участники

МСЦ-В, эксперты из стран, ССС, CCE. TFMM осуществляет методологическую поддержку этих исследований. В детальных исследованиях, ориентированных на отдельные страны принимали участие Германия, Польша, Чешская Республика, Беларусь, Хорватия, Нидерланды и Испания.

Предлагаемый подход

Обобщенная схема исследований включает несколько этапов. Прежде всего, готовятся необходимые исходные данные по выбросам, мониторингу, метеорологическая и геофизическая информация. Они используются в качестве входных данных для модели атмосферного переноса. Результаты расчетов, параметризации моделей, данные мониторинга и информация о выбросах подробно анализируются совместно с экспертами из стран. На основе результатов этого анализа вносятся улучшения в отдельные компоненты, составляющие комплексную оценку уровней загрязнения (такие, как выбросы, мониторинг информации, моделирование). После этого проводится новый цикл расчетов, чтобы повысить качества оценки уровней загрязнения тяжелыми металлами в выбранной стране.

Работа в рамках детального исследования разделяется на шесть рабочих пакетов:

WP1. Подготовка данных по выбросам для моделирования и анализа.
WP2. Сбор и анализ данных по мониторингу для оценки загрязнения.
WP3. Подготовка входных геофизических и метеорологических данных для моделирования, а также модификация модели.
WP4. Атмосферное моделирование.
WP5. Комплексный анализ результатов моделирования.
WP6. Улучшение модельных оценок уровней загрязнения в стране.

Общее описание каждого рабочего пакета приведено здесь (на английском языке). Для каждой страны-участницы программы различаются в зависимости от запросов страны и доступности исходной информации.

Ожидаемые результаты для страны

В зависимости от доступности исходной информации и конкретных запросов страны-участницы, виды выходной информации могут быть разными. Основная информация, относящаяся к стране, может включать в себя следующее:

  • Результаты расчетов концентраций и выпадений с высоким (например, 10х10 км) пространственным разрешением
  • Вклады административных районов и соседних стран в уровни загрязнения в стране
  • Вклады глобальных источников в уровни загрязнения страны (для Hg)
  • Вклад отдельных категорий источников в уровни загрязнения
  • Вклад крупных точечных источников в уровни загрязнения
  • Карты превышения критических нагрузок
  • Расчетные данные, полученные на основе будущих национальных сценариев выбросов.

 

 

 

 

« March 2024 »
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
Наверх