Ауа ластануының себебі неде?

Автор: Биахметов Бауыржан Ақылбекұлы (bauyrzhanbiakhmetov@gmail.com)
Сіздерге берілген ақпарат екі бөлімнен тұрады. Бірінші бөлімде, сіздер әлемдегі ауаны ластаушы шығарындылардың негізгі көздерімен танысасыздар. Ал, екінші бөлімде Қазақстанның ірі қалаларындағы ауа сапасының жағдайымен таныc боласыздар.

1. Әлем бойынша ауаның сапасы
Бүкіл әлемде ауа ластануының бірнеше негізгі көздерін атап өтуге болады. Clarke et al. (2015) климаттың өзгеруі туралы баяндамасында өнеркәсіп орындары ауаны ластаушы шығарындыларының (АУШ) негізгі көзінің бірі болып табылатынын жазды. Әсіресе, қазіргі таңда дүние жүзінде өнеркәсіп жұмысының негізінде пайда болатын парниктік газдар шығарындылары көлемінің өсу үрдісі байқалады. Өнеркәсіптік АУШ (ауаны ластаушы шығарындылар) көптеген дамыған елдерде азайып отырса да, Азия аймағына қарасты дамушы елдерде олардың көлемі біршама өскенін атап өткен жөн (Geng et al., 2016). Өткен жылдардағы деректерге сүйенсек, оңтүстік және шығыс Азия елдері әлем бойынша ауасы анағұрылым көп ластанған елдер болып саналады. Жалпы, ауа ластаушы өнеркәсіптік шығарындылардың пайда болуына алып келетін негізгі себептерге көмір, мұнай, табиғи газ сияқты қазба отындарды жағу; өнеркәсіпте қолданылатын химиялық еріткіштер, бояулар; қоршаған ортаға тазартылмаған газ және оның сұйық қалдықтарын шығару; сонымен қатар радиоактивті материалдарды дұрыс жоймау секілді әрекеттер жатады. Өндірістік ластану себептерін төмендегідей сипаттауға болады:
- Тиімді саясаттың немесе заңнаманың жоқтығы. Бұл жағдай өнеркәсіп орындарының қабылданған заңдарды айналып өтуіне мүмкіндік береді, ал аталмыш жайт, өз кезегінде, көптеген адамдардың өміріне кері әсер ететіндей ауаның жаппай ластануына әкеп соғады.
- Ескірген технологияларды пайдалану. Көптеген өнеркәсіптер қазіргі дамыған заманның өзінде де зиянды заттарды ауаға шығаратын ескі технологияларға сүйенуде. Бұның басты себебі - жаңа таза технологияны ұстауға кететін ауқымды шығындарды болдырмау.

Дүние жүзі бойынша, ауаның ластану үрдісінде қазба отындарын жағу мен индустрияландырудың үлесі өте үлкен. Бұл салалардан келетін АУШ-тың (ауа ластаушы шығарындылар) көлемін төмендету арқылы климаттың өзгеруіне оңтайлы әсер етуге болады. Электр және жылу энергиясын өңдіру үшін қазба отындарын жағу барысында парникті газдар және басқа да ластаушы заттар бөлінеді, соның ішінде қатты бөлшектер (PM) (аэрозольдер) ауаға шығарылады. Қазба отынды жағу кезінде, қатты ұсақ бөлшектердің ішінде, қара көміртегі ұсақ бөлшектері (ағылшынша атауы «black carbon») көптеп бөлінеді. Қара көміртегі атмосферада салыстырмалы түрде аз ғана уақыт (бір апта) сақталады, алайда күн радиациясын сіңіру мөлшері өте көп болып келеді. Яғни, қазба отындарды жағу кезінде ауаға шығарылатын парникті газдар мен ұсақ бөлшектерді төмендету ауа сапасына ғана емес, климаттың өзгеруіне де оң септігін тигізетіні анық.

Әлем бойынша қалалардағы ауаны ластаушы негізгі факторлардың бірі – автокөліктер. Автокөліктерден үш негізгі ластаушы заттар шығады, атап айтқанда, ұсақ бөлшектер, көміртек моноксиді (СО) және азот диоксиді (NO2). Мысалы, Америка Құрама Штаттары Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің мәліметі бойынша, АҚШ-тағы жалпы NOx шығарындыларының 55%-ынан астамы, сонымен қатар органикалық ұшпа қоспалар және РМ2.5 ұсақ бөлшектер шығарындыларының 10%-на жуығы автокөлік секторына тиесілі (Agency). Сіздерге белгілі болғандай, NОx және органикалық ұшпа қоспалар түтінтұманның (смог) түзілуіне қатысатын негізгі компонеттердің бірі болып табылады.

Ал, ауа ластаушы заттардың арасында ұсақ бөлшектер (PM2.5) адамзат денсаулығына ең қауіптісі болып саналады. PM2.5 жүрек-қан тамыры аурулары, тыныс алу жолдарының аурулары және мезгілсіз өлім сияқты денсаулыққа жағымсыз әсерлерімен белгілі. 1-суретке назар аударсаңыздар, әлем халқының басым бөлігі мекендейтін шығыс және оңтүстік Азия елдері мен аймақтарында ауадағы PM2.5 орташа жылдық ең жоғары концентрациялары тіркелген. Оңтүстік және шығыс Азияда ауадағы PM2.5 көрсеткіштері жоғары болуының басты себебі, бұл аймақтағы экономиканың көмір секілді қазба отындарға тәуелді болуы. Әлемдегі ауасы анағұрылым көп ластанған 50 қаланың 49-ы Бангладеш, Қытай, Үндістан және Пәкістан елдерінде орналасқан (Air, 2019). Екінші себеп, халқының тығыздығы және өнеркәсіп орындарының осы аймақта көптеп шоғырлануы ауа сапасына кері әсерін тигізеді. Айта кететін жайт, Африка аймағында ауа сапасы жайлы деректердің жоқтығынан, бұл өңірдегі көптеген елдер сұр түспен берілген.

Антропогендік ауа ластаушы факторлардан басқа, соңғы жылдары табиғи факторлар да ауаның ластануына үлкен үлес қосуда. Соңғы 2-3 жыл орман өрттерінің рекордтық санымен есте қалады. Әсіресе, орман өрттері шарпыған мемлекеттер - Америка Құрама Штаттары, Аустралия, Сібір және Оңтүстік Америка. Индонезия мен Африканың кейбір бөліктерінде де жойқын ауыл шаруашылығы өрттері де болды. Бұл оқиғалар осы аудандардағы ауа ластануының күрт өсуіне әкеліп соқты, сонымен қатар парниктік газдардың көп көлемде бөлініп шығуы байқалды. Адамзат болашақта орман өрттерінің алдын алу үшін тиімді жұмыс жасауы қажет, себебі ғаламшарымыздың жылынуына байланысты, болашақта орман өрттерінің жиірек қайталану ықтималдылығы жоғарылайды (Di Virgilio et al., 2019, Vardoulakis et al., 2020). Мысалы, 2019 жылы Аустралияда болған алапат өрттің негізгі себебін ғалымдар климаттың
өзгеруімен байланыстырады. 2019 жыл Аустралиядағы рекордтық ең жылы және ең құрғақ жыл болды, бұған қоса осы жағдай орман өрттерінің жаппай белең алуына жол берді. Жалпы айтқанда, Аустралиядағы ауа сапасы басқа мемлекеттермен салыстырғанда жоғары болып есептеледі, бірақ орман өрті белең алған кезде ауа сапасының деңгейі бірден төмендеп кетті. 2-суретте сіздер орман өртінің Канберра қаласына қаншалықты кері әсер еткенін көре аласыздар. Жағдайдың ауыр болғаны сонша - Аустралияның бұқаралық ақпарат құралдары қала халқына бетперделерді қолдануға кеңес беріп жатты. Бетперделерді Азияның қатты ластанған қалаларында, әсіресе, Қытайда қалың жұртшылық жиі пайдаланады.

2. Ал, Қазақстанға келетін болсақ, еліміз дамушы мемлекет ретінде, соңғы 20-30 жылдың ішінде табиғи ресурстарды экспорттаудың арқасында біршама экономикалық өсімге қол жеткізе алды, алайда, бұған қоса табиғи ресурстарды дұрыс пайдаланбаудың салдарынан, көптеген жылдар бойы қоршаған ортаның деградацияға ұшырауына жол берілді (Russell et al., 2018). Бұған мысал ретінде, парникті газдардың шығарындыларын келтіруге болады. Қазақстандағы парникті газдардың шығарындылары ЖІӨ-ге (жалпы ішкі өнім) шаққанда әлем бойынша орташа көрсеткіштен екі есе, Еуропа елдерінен үш есе жоғары (The World Bank, 2021). КСРО кезінде ауыр өнеркәсіп қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін, Қазақстанда Екібастұз және Қарағанды секілді үлкен көмір кен орындарының бар болуына байланысты, көмірмен жұмыс істейтін электр станциялары көптеп салынды. Қазақстанда ауаны ластаушы шығарындылардың негізгі көздері болып табылатын екі өнеркәсіп секторы бар, атап айтқанда 37% өнеркәсіптік шығарындылар электр және жылу энергиясын өндіруден келеді, ал металлургияға 30% тиесілі (Assanov et al., 2021).
Жалпы алғанда, Қазақстандағы қалалардың ауа сапасын анықтау және оны басқа мемлекеттердің қалаларымен салыстыру қиынға соғады, себебі бұл істі жүзеге асыру үшін жергілікті жерлерде ауа сапасын тексеретін құрылғылар жетіспейді. Жаһандық деректер базасымен байланыстырылған мониторинг деректерінің жоқтығы салдарынан, Қазақстанның көптеген қалалары ауа сапасының жаһандық рейтингісіне де кіре алмай отыр. Алайда, Нұр-Сұлтан және Алматы сияқты үлкен қалалардың ауа сапаларын бұл рейтингтен табуға болады. Мысалы, ауадағы РМ2.5 ұсақ бөлшектердің концентрациясы Нұр-Сұлтан мен Алматыда кысқы мезгілдің кейбір күндерінде 100–200 μg/m−3 шамасында болуы мүмкін. Төмендегі суреттен Алматы мен Нұр-Сұлтан қалаларындағы түтінтұманды көруге болады (Литер, 2020, Объектив.kz). Қазіргі таңда бұл қалалардың жыл бойындағы ауа сапасын салыстыратын болсақ, бұл көрсеткіш бойынша Алматы көш бастап тұр. Мысалы, Алматыда қаңтардағы орташа айлық ауа құрамындағы РМ2,5 концентрациясы маусымдағы орташа айлық мәннен 12 есе жоғары, ал Нұр-Сұлтанда 6 есе ғана жоғары. Бірақ, жаз мезгілінде екі қаланың да РМ2,5 концентрациясы шамалас болады. Қыс мезгіліндегі ауа сапасының күрт нашарлауының басты себебі ретінде, жылыту маусымында көмірді көп мөлшерде жағу болып есептеледі. Қазақстанда орташа есеппен жылына жылыту маусымында 10 млн-нан астам тонна көмір жағылады. Бұл
проблеманың басты шешу жолдарының бірі - газдандыру болып есептеледі.

«Жоғарыда көрсетілген түтінтұман ненің әсерінен пайда болады?» деген сұраққа жауап беру үшін, Алматының ауа сапасымен жақынырақ танысайық. Алматы қаласының 2017 жылдың наурызы мен 2020 жылдың қыркүйегі аралығындағы орташа тәуліктік PM2.5 концентрациясын 4-суреттен көруге болады (AirKaz.org). Ауадағы PM2.5 концентрациясы жаз мезгілінде, сәуір мен қыркүйек айлары аралығында төмен екенін атап өткен жөн. Орташа көрсеткіш, шамамен, 20-30 μг/m−3 тең. Ауадағы РМ2.5 концентрациясы күннің суытуымен өзара байланысты. Қыркүйек-қазан айларында ауаның сапасы нашарлай бастап, ауадағы РМ2.5 ең жоғарғы концентрациясы желтоқсан және ақпан айларының аралығында тіркелді. Ауадағы максималды орташа тәуліктік РМ2.5 концентрациясы 250 μг/m−3 жетті. Kerimray et al. (2020) Алматы қаласының 2013-2018 жылдар аралығындағы ауа сапасын зерттеген. Зерттеу жұмысының нәтижесі бойынша, қыс мезгіліндегі ауаның қатты ластануының негізгі себебі көмір жағудың
өсуімен байланысты болды. Зерттеушілер басқа да факторлар ауа сапасына кері әсер етуі
мүмкін деген тұжырымға келді. Мысалы, желдің азаюы, сонымен қатар термиялық инверсияның жиі-жиі күшейіп отыруы. Сондай-ақ, олардың айтуы бойынша, Алматыда ауадағы PM2.5, PM10 және NO2 концентрацияларының жылдық орташа көрсеткіштері Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының жылдық шегінен тиісінше 5.3, 3.9 және 3.2 есе асып түседі. Яғни, бұл Алматы қаласының ауа сапасының нашар екендігінің көрсеткіші болып табылады.

Өңдіріс орындарынан келетін қоршаған ортаны ластаушы шығарындылар ауа сапасының нашарлануының басты себептерінің бірі болып саналады. Мысалы, Қазақстанда, Ақсу мен Екібастұзда жылдық ауыр-өндірістік ауа ластаушы шығарындылардың көлемі 200.000 тоннадан асып түседі. Қазақстанда, әсіресе, ауыр металлургияның рөлі үлкен, себебі бұл сала өңдеу өнеркәсібінің өнім көлемінің жартысын алады. Нақты айтқанда 2020 жылы ол 5.677,8 млрд теңгеге тең болды (Капитал, 2021). Негізгі металлургия өңдіріс орындары Қарағанды, Шығыс Қазақстан және Павлодар облыстарында шоғырланған. Металлургиядан келетін ауа шығарындылары да осы облыстарға тиесілі деп есептеуге болады. Алайда, өндірістік процестер барысында пайда болған ауа ластаушы шығарындылардан бөлек, бұл салаға қатысы жоқ, ауаның сапасына кері әсерін тигізетін басқа да себептердің бар болуы әбден мүмкін. Мысалға, Алматы немесе Нұр-Сұлтан сияқты үлкен қалаларда ауаның ластануына автокөліктердің үлкен үлес қосатыны белгілі. Мәселен, 2016 жылы Алматыда ауаға бөлінетін шығарындылардың 65%-ы көліктерге, 32%-ы ЖЭО-ға тиесілі. Дегенмен, көліктер РМ бөлшектері шығарындыларының тек 1% құрайды, ал ЖЭО 68%-ын құрайды. Сондай-ақ, Алматыда тексерілген көліктердің 23%-ы экологиялық талаптарға сай келмейді. Яғни, машиналардан шығатын түтіннің құрамындағы зиянды заттардың концентрациясы бекітілген нормадан жоғары. Көліктерден шығырылатын түтінді тазарақ қылудың бір жолы - көліктің дұрыс жұмыс істеуінде және техникалық тексерістен өткізіліп тұруында. Шығарынды түтіннің құрамы жанар-жағармайдың сапасына да байланысты. Егер K4 (Еуро 4 баламасы) кластағы бензин немесе дизельді пайдаланатын болса, газдардағы күкірт оксидтерінің және олардың жану өнімдерінің мөлшері минималды болады.

Қазақстанда жылына 16 000-ға жуық өлім немесе жалпы өлімнің 10%-нан астамы ауаның ластануынан болатын аурулармен байланысты. Ауаның ластануы тыныс алу және жүрек-тамыр жүйесінің ауруларына әкелетіні белгілі. 2019 жылы Қазақстанда қан айналымы жүйесінде ақауы бар 520,5 мың науқас тіркелді, бұл 2015 жылмен салыстырғанда 22,1%-ға көп. Ал, 2019 жылы тыныс алу жүйесі бұзылған науқастардың саны 2018 жылмен салыстырғанда 11,4%-ға өсіп, 4,3 миллион адамды құрады.

Дүниежүзілік банктің 2013 жылғы есебіне сәйкес, Қазақстан лас ауадан болатын аурулардан жылына 500 миллион доллар жоғалтады. Қорытындылай келе, Қазақстанның көптеген аудандарында қыс ұзақ және суық болады, соған байланысты бірқатар өңірлерде жылыту маусымы жарты жылдан астам уақытқа созылады. Қысқы уақыттарда қалаларда ауа ластануының жоғары деңгейі ЖЭС-да көмірді көптеп пайдаланумен және үйлерді жылыту мақсатында көмірді жағумен байланысты болуы мүмкін. Бұдан басқа, ауыр өңдірістің, әсіресе
металлургияның ауа ластаушы шығарындылардың көзі ретінде рөлі зор. Қалаларда, басты ауа ластаушы өңдірістік емес факторлардың бірі - автокөліктер және олардың санының өсуі болып саналады.

Әдебиеттер тізімі
AGENCY, E. E. P. Smog, Soot, and Other Air Pollution from Transportation.
AIR, I. 2019. World Air Quality Report. Region & City PM2. 5 Ranking. IQ Air, 2020.
AIRKAZ.ORG Среднесуточные значения концентрации PM2.5 со всех датчиков. Март
2017 - Сентябрь 2020.
ASSANOV, D., ZAPASNYI, V. & KERIMRAY, A. 2021. Air quality and industrial
emissions in the cities of Kazakhstan. Atmosphere, 12, 314.

CLARKE, L. E., JIANG, K., AKIMOTO, K., BABIKER, M., BLANFORD, G. J., FISHER-
VANDEN, K., HOURCADE, J.-C., KREY, V., KRIEGLER, E. & LOSCHEL, A.

2015. Assessing Transformation Pathways. In: Climate Change 2014: Mitigation of
Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report
of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Pacific Northwest National
Lab.(PNNL), Richland, WA (United States).
DI VIRGILIO, G., EVANS, J. P., BLAKE, S. A., ARMSTRONG, M., DOWDY, A. J.,
SHARPLES, J. & MCRAE, R. 2019. Climate change increases the potential for
extreme wildfires. Geophysical Research Letters, 46, 8517-8526.
GENG, Y., WEI, Y.-M., FISCHEDICK, M., CHIU, A., CHEN, B. & YAN, J. 2016. Recent
trend of industrial emissions in developing countries. Elsevier.
KERIMRAY, A., AZBANBAYEV, E., KENESSOV, B., PLOTITSYN, P., ALIMBAYEVA,
D. & KARACA, F. 2020. Spatiotemporal variations and contributing factors of air
pollutants in Almaty, Kazakhstan. Aerosol and Air Quality Research, 20, 1340-1352.
RUSSELL, A., GHALAIENY, M., GAZDIYEVA, B., ZHUMABAYEVA, S.,
KURMANBAYEVA, A., AKHMETOV, K. K., MUKANOV, Y., MCCANN, M.,
ALI, M. & TUCKER, A. 2018. A spatial survey of environmental indicators for
Kazakhstan: An examination of current conditions and future needs. International
journal of environmental research, 12, 735-748.
THE WORLD BANK 2021. CO2 emissions (kg per 2017 PPP $ of GDP) - World.
VARDOULAKIS, S., JALALUDIN, B. B., MORGAN, G. G., HANIGAN, I. C. &
JOHNSTON, F. H. 2020. Bushfire smoke: urgent need for a national health protection
strategy. The Medical Journal of Australia, 212, 349.
КАПИТАЛ 2021. Как развивают металлургическую промышленность в РК.
ЛИТЕР 2020. Смог в Алматы прокомментировал министр экологии.
ОБЪЕКТИВ.KZ Смог в Астане: акимат будет проверять качество продаваемого угля.

1. Төменде берілген сурет бойынша «парниктік эффект» құбылысын түсіндіріп беріңіз? (максимум 150 сөз)

2. Төменде берілген объектілер қандай бастапқы ластаушы заттарды ауаға шығарады, ол ауадағы заттар қандай қосалқы ластаушы заттар түзетінін бағдар сызығы арқылы көрсетіңіз.

Lead-in
1. Ауаны ластаушы қандай заттарды немесе шығарындыларды білесіздер?
2. Ауаны ластаудың қандай көздерін білесіздер?

Reading passage
1. Берілген сілтеме арқылы кіріп (https://airkaz.org/index.php), өз өңіріңіздің соңғы тәуліктегі ауа сапасын тексеріңіз. Қай уақыт аралығында ауадағы PM25 концентрациясы жоғары және төмен екендігін анықтаңыз. Ауадағы РМ25 концентрациясының жоғары және төмен болуының себептеріне болжам жасаңыз.
2. Әлемдік ауаны ластаушы негізгі көздер Қазақстандағы ауаны ластаушы көздермен қаншалықты ұқсайды?

Writing assignment
1. Өз өңіріңіздің немесе тұрып жатқан қалаңыздың ауа сапасын анықтай отырып, ауа сапасына әсер етуші факторларға талдау жасаңыз (500-1000 сөз).