И.О. Шарыгина, начальник отдела региональных экологических проблем ОАО "НИИ Атмосфера", Порядок использования критических нагрузок в природоохранной деятельности Российской Федерации Москва 2013

Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ Нормируют содержание ЗВ в средах (почве, растительности, грунтовых и поверхностных водах) без учета геохимических зависимостей между компонентами экосистем; Разработаны в ые гг. для оценки качества атмосферного воздуха, почв, водоемов и питьевых вод (как правило, на основе лабораторных исследований); Не учитывают специфику функционального использования территорий: лесные, сельскохозяйственные, промышленные зоны, жилые зоны и др.; Характеризуют степень антропогенных изменений в химическом составе сред, без учета интенсивности предшествующих, существующих или допустимых воздействий. Величины критических нагрузок Характеризуют некий порог поступления ЗВ в экосистемы, превышение которого ведет к возникновению экологического риска; Учитывают геохимические связи между отдельными компонентами экосистем и существующие естественные колебания или изменения параметров отдельных сред; Позволяют оценить допустимый уровень техногенной нагрузки с учетом функционального использования территорий; Дают представление о соотношении существующего и допустимого воздействия и ориентированы на экономическую целесообразность снижения техногенных нагрузок.

Введение6 1Область применения9 2Ссылки на нормативные документы10 3Общие положения11 4Методология определения критических нагрузок соединений серы и азота применительно к условиям Российской Федерации Алгоритм расчета критических нагрузок соединений серы и азота Расчет критических нагрузок соединений серы и азота в условиях отсутствия регулярной сети мониторинга Исходные данные и входные параметры, необходимые для расчета критических нагрузок соединений серы и азота. 23 5Оценка превышения критических нагрузок соединений серы и азота.30 6Картирование критических нагрузок соединений серы и азота на природные экосистемы. 32 7Порядок организации разработки и использования критических нагрузок соединений серы и азота в природоохранной деятельности Российской Федерации. 33 8Перспективы развития направления по расчету критических нагрузок соединений серы и азота в природоохранной деятельности Российской Федерации. 36 Список литературы37 Содержание Порядка использования критических нагрузок в природоохранной деятельности Российской Федерации

Приложения Приложение 1. Источники исходных данных для расчета критических нагрузок соединений серы и азота 39 Приложение 2. Пример получения данных для метеостанции Петрозаводск, республика Карелия с использованием сервера "Погода России". 40 Приложение 3. Пример получения климатических данных для Иркутска с использованием WolframAlfa. 41 Приложение 4. Пример расчета критических нагрузок для природных экосистем ГПЗ « Пасвик » 42

Введение Определение критической нагрузки; Обоснование необходимости использования критических нагрузок; Краткий обзор законодательной базы Российской Федерации в области установления критических нагрузок; Цель разработки Порядка

Критическая нагрузка это количественная оценка выражения одного или более загрязнителей, ниже которой не наблюдаются значительные вредные воздействия на определенные чувствительные элементы окружающей среды, согласно данным на сегодняшний день [*]. [*] Manual on methodologies and criteria for modeling and mapping critical loads and levels and Air Pollution Effects, Risks and Trends: UN ECE Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution. – – 204 pp.

Изменение видового разнообразия биоценозов CL = < 10 kg N ha -1 an ,5 kg N ha -1 an

1. Область применения 1.1. Настоящий «Порядок» регулирует вопросы, касающиеся организации разработки и разработки критических нагрузок применительно к условиям Российской Федерации, а также вопросы рассмотрения, согласования и утверждения критических нагрузок Настоящий Порядок предназначен для использования: Минприроды России; Росприроднадзором и его территориальными органами; Органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации; Проектными организациями; Предприятиями–природопользователями.

2. Ссылки на нормативные документы Российское законодательство Федеральный закон от ФЗ (ред.от ) "Об охране атмосферного воздуха" ( принят ГД ФС РФ ); Федеральный закон от ФЗ (ред.от ) "Об охране окружающей среды" ( принят ГД ФС РФ ); Постановление Правительства РФ от г. 182 (ред ) "О порядке установления и пересмотра экологических и гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых уровней физических воздействий на атмосферный воздух и государственной регистрации вредных (загрязняющих) веществ и потенциально опасных веществ". Постановление Правительства РФ от (ред ) "О нормативах выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него". Указ Президента Российской Федерации 889 от г. "О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики"; Указ Президента Российской Федерации 440 от г. "О Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию"; Экологическая доктрина Российской Федерации, одобренная распоряжением Правительства РФ от 31 августа 2002 г р. Международное законодательство Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния ООН, Европейская экономическая комиссия. Женева, 1979; Протокол о сокращении выбросов серы или их трансграничных потоков по меньшей мере на 30% к Конвенции 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Хельсинки, Протокол об ограничении выбросов окислов азота или их трансграничных потоков к Конвенции 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. София, Протокол к Конвенции 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния относительно дальнейшего сокращения выбросов серы. Осло, 1994.

3. Общие положения Величина КН определяет максимальное поступление поллютантов в экосистемы, которое не сопровождается необратимыми изменениями в их функционировании, структуре, биоразнообразии и продуктивности в течение длительного периода времени. Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду, к которым относятся критические нагрузки, должны обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды и разрабатываться для конкретных территорий с учетом их природных особенностей. Расчет критических нагрузок для наземных экосистем осуществляется для всех возможных комбинаций почв и растительных видов. Основные этапы оценки величин критических нагрузок применительно к условиям Российской Федерации Выбор реципиента Сбор исходных данных Расчет критических нагрузок Оценка превышений КН (сравнительный анализ величин КН и существующих уровней выпадений)

При расчете величин критических нагрузок соединений азота и серы подразделяются на следующие группы: кислотной направленности действия на компоненты экосистем – окислы серы и азота (SО2, NО2); обуславливающие эвтрофирование (изменение питательного статуса) биоценозов – соединения азота (NОх, NН4). Учитывается совместное действие S и N как кислотных агентов и полифункциональное действие N (подкисление/элемент питания). CLmax(S) – максимальный допустимый уровень выпадений S при отсутствии выпадений N, CLmax(N)- максимальный допустимый уровень выпадений N при отсутствии выпадений S, CLmin(N) – минимальный уровень выпадений N, необходимый для поддержания продуктивности экосистем, CLnutr(N)- уровень выпадений N, обеспечивающий отсутствие процессов эвтрофирования.

4. Методология определения критических нагрузок соединений серы и азота применительно к условиям РФ 4.1. Алгоритм расчета критических нагрузок соединений серы и азота. Метод, рекомендованный Европейским координационным центром по воздействиям в качестве базового для расчета критических нагрузок Оценка критической нагрузки серы CLmax(S)=BCdep-Cldep+BCw-BCu-ANC le(crit), (1) где:Bcdep – поступление основных катионов (Ca, Mg, K, Na) с атмосферными выпадениями; Cldep-вымывание соединений Cl; BCw- поступление основных катионов (Ca, Mg, K, Na) за счет выветривания минералов; BCu-поглощение основных катионов растительной биомассой; ANC le(crit) -критическое вымывание ионов водорода Единицы измерения –г-экв/га в год Методы получения входных параметров уравнения (1) BСdep, Cldep - данные сети станций мониторинга EMEP; BCw, BCu- - данные сети станций мониторинга ICP Forest; ANC le(crit) =-Al le(crit) -H le(crit) =-Q([Al] crit +[H] crit ) (2), где,Q-сток избыточного поступления осадков (м³/га/год); [Al] - концентрация алюминия и рН почвы - данные сети станций мониторинга ICP Forest.

Станции сети мониторинга EMEPСтанции сети мониторинга программы ICP Forest

01 – Янискоски 13 – Пинега 18 – Данки 16- Лесной заповедник Наблюдения на территории РФ по программе ICP Forest проводятся на территории Лениградской и Мурманской областей Сеть станций наблюдений за загрязнением атмосферы в городах РФ Станции сети мониторинга EMEP на территории РФ

4.2 Расчет критических нагрузок соединений серы и азота в условиях отсутствия регулярной сети мониторинга Метод определения входных параметров через косвенные показатели Алгоритм расчета критической нагрузки серы CLmax(S)=Ct×(BCw-ANCle)+(BCdep-BCu) (г. экв/га год) (3) Где, Сt- гидротермический коэффициент, характеризующий период года с температурой выше 5 С, Параметр Сt может быть определен, используя Агроэкологический атлас РФ ( и научную базу данных WolframAlfa ( ANC le= - Q * ([H] (crit) + K gibb * [H]3(crit)) (4) где: Q – средний годовой объем влаги, просачивающейся через верхний почвенный слой, [мм/год]; [H] (crit) – критическое (пороговое) значение кислотности, (экв./м3); K gibb – константа Гиббса, (м6/экв2 ) Параметр Q может быть определен, используя научную базу данных WolframAlfa ( Значения K gibb для различных типов почв по классификации FAO систематизированы в работе (Башкин, Ксимов, 2008).

Алгоритм расчета критической нагрузки серы При определении критических значений кислотности [H] (crit) почв для разных типов растительности учитываются рекомендации (UBA 2004) Рассматриваемый реципиентКритическое значение критерия кислотности [Н] crit, г-экв/м 3 Лесные экосистемы: Хвойные леса Лиственные леса Травянистые экосистемы BCdep -выпадения основных катионов, определяются по данным МСЦ –Восток; Вымывание основных катионов: BCw=Wr×D, [экв/га/год] (5) где: коэффициент Wr определяет способность почвы к выветриванию – химическое выветривание почвенных минералов (экв/га/год/м), а D-толщина почвенного слоя, (см). Параметры Wr и D для различных типов почв по классификации FAO систематизированы в работе (Башкин, Ксимов, 2008)..

Алгоритм расчета критической нагрузки серы BCu – поглощение основных катионов BCu=Nu*×N/BC, [экв/га/год] (6) где: N/BC- величина, определяющая соотношение азота и основных катионов в растительной биомассе и обусловленная типом почвы. Значения N/BC для различных типов почв по классификации FAO систематизированы в работе (Башкин, Ксимов, 2008). Поглощение азота атмосферных выпадений: Nu*=Nupt-Nu, [экв/га/год] (7) Nupt-ежегодное поглощение азота растительностью, которое определяется исходя из условия: Nupt= K1×Nupt*×(1-1/Cb), если Cb 1 (8) Nupt×1/Cb, если Cb 1 где: Cb-коэффициент биогеохимического круговорота, а коэффициент К1 зависит от типа экосистемы Значения Cb и K1×Nupt* для различных типов почв по классификации FAO систематизированы в работе (Башкин, Ксимов, 2008).

Алгоритм расчета критической нагрузки серы Поглощение азота почвы растительной биомассой: Nu=(AMC-Ni-Nde)×Ct, [экв/га/год] (9) где: АМС- азотоминерализующая способность почвы, Ni- иммобилизация азота почвы (экв/га/год), Nde- денитрификация азота почвы (экв/га/год). Иммобилизация азота почвы: Ni=K2×AMC/Cb, [экв/га/год] (10) Коэффициент К2 определяется из ряда условий: Денитрификация азота почвы: Nde=K3×AMC+K4, [экв/га/год] (11) где: коэффициент К3 принимается равным 0,145, а коэффициент К4 определяется согласно ряда условий. Значения АМС и Cb для различных типов почв по классификации FAO систематизированы в работе (Башкин, Ксимов, 2008).

4.3. Исходные данные и входные параметры, необходимые для расчета критических нагрузок соединений серы и азота Классификация входных параметров физико-географический блок; почвенно-геохимический блок; фитоценотический блок. Основные направления сбора входных параметров оценка воздействия атмосферных выпадений серы и азота на почвы; влияние растительности на биогеохимический круговорот азота и серы в пределах конкретных экосистем. Первый этап работ по сбору входных параметров - определение реципиентов - типов экосистем, характеризующихся сочетанием «почвы – растительность». Второй этап работ – определение вводных -входных параметров- константы (CN), коэффициенты (Kgibb, Cb, Ct и др.) и значения (NMC, Std, Ntd и др) и промежуточных параметров (Nu, Nu*, Ni, Ni*, Nde, Nde*, Nl, ANCl(crit))

Входные параметры, необходимые для расчета величин критических нагрузок соединений серы и азота Параметр, используемый для расчета критической нагрузки кислотности серы и азота Ссылка 1 ANC le - вымывание кислотонейтрализующей способности почвенного стока формула 15а раздела BCd -выпадение основных катионовданные МСЦ «Восток» 3 BC U - поглощение основных катионовформула 23 раздела BCw - вымывание основных катионовформула 24 раздела C:N- отношение C:N в активном слое почвытаблица раздела Cb - коэффициент биогеохимического круговорота, как отношение массы элемента в ежегодном опаде к его массе в подстилке таблица раздела CN – максимально допустимое содержание азота в поверхностных водах таблица раздела Ct- коэффициент активных температур, характеризующий период года с температурой выше 5˚С и равный отношению суммы температур выше 5˚С к общей годовой сумме температур atlas.ruhttp:// atlas.ru, ramalpha.com ramalpha.com 9 D - толщина почвенного слоятаблица раздела Kgibb- константа Гиббсатаблица раздела N:BC - отношение азота и основных катионов в растительной биомассе таблица раздела 4.3.

Входные параметры, необходимые для расчета величин критических нагрузок соединений серы и азота 12 Nde - почвенная денитрификация Nформула 31 раздела Nde* - допустимая денитрификация азота атмосферных выпадений формула 33 раздела Ni- почвенная иммобилизация Nформула 28 раздела Ni* - допустимая иммобилизация азота атмосферных выпадений формула 30 раздела Nl - вымывание азота атмосферных выпаденийформула раздела АMC-азотоминерализующая способность почв таблица раздела Ntd - суммарные выпадения N, сухие + влажные (NO X +NH X )Расчеты ОАО «НИИ Атмосфера» 19 Std- выпадение серы_______ '' ________ 20 Nu- почвенное поглощение Nформула 24 раздела Nu*- допустимое поглощение атмосферных выпадений растительностью формула 25 раздела Nupt - поглощение N растительностьютаблица раздела Q - средний годовой объем влаги, просачивающейся через верхний почвенный слой olframalpha.c om 24 Wr - химическое выветривание основных катионов из активного слоя почвы таблица раздела 4.3.

Источники исходных данных для расчета критических нагрузок соединений серы и азота ХарактеристикаИсточники данных Климат Погода России база данных по среднемесячной температуре воздуха (данные метеостанций России, усредненные за 30 лет) WolframAlfa научная база данных. Имеются данные по температуре и осадкам за период с 1933 года. (Также в Wolfram Alpha содержатся краткая общегеографическая информация) Климатические карты Справочники по климату регионов (Например, Справочник по климату СССР, Части "Температура воздуха и почвы", "Осадки" ) Почвы Почвенные карты ( Агроэкологический атлас России и сопредельных стран; Почвенная карта России на сайте mirmap.ru) Справочники по почвам (Справочники по почвам регионов и по почвам России), научные издания. ГИС-проекты, разработанные для территорий Ландшафтные карты Растительность Ландшафтные карты Карты растительности регионов, научные издания, основанные на полевых исследованиях. Карта растительности России на сайте mirmap.ru map.ru/ htmlhttp://mir- map.ru/ html ГИС-проекты, разработанные для территорий Спутниковые снимки (Google Earth - информация находится в свободном доступе, но слабо детализирована)

Антропогенная нарушенность территории Данные территориальных органов Росприроднадзора. Экологические атласы и карты Экологические ведомства регионов (контактная информация ведомств и экологических организаций доступна на сайте Гильдия экологов в разделе "Экология регионов") Выпадения загрязняющих веществ и основных катионов Данные Метеорологического синтезирующего центра «Восток» (МСЦ «Восток»). Расчеты ОАО «НИИ Атмосфера» с использованием открытых кодов модели ЕМЕР, разработанной Метеорологическим синтезирующим центром «Восток» (МСЦ «Восток»). Обзоры по выбросам загрязняющих веществ территориальных органов Росприроднадзора, данные Росстата по количеству потребляемого топлива, выпускаемой продукции, автотранспорту и т.п. ГИС-проекты, разработанные для территорий (данные по выпадениям загрязняющих веществ и выпадениям основных катионов) Продолжение Источники исходных данных для расчета критических нагрузок соединений серы и азота

Параметры, используемые для расчета величин критических нагрузок серы и азота для различных типов экосистем Почвы (FAO) WrDC:NAMCCbCNN:BCNuptKgibb Orthic acrisols 2500,39,00651,500,650, Chromic cambisols 17500,5016,67852,000,700, Eutric cambisols 27500,7513,501101,500,751, Haplic chernozems 30001,0012,801500,901,001, Calcic chernozems 35001,0012,001201,00 1, Luvic chernozems 27501,0012,001101,201,000,80100 Параметры приведены для 31 вида почв по классификации FAO

5. Оценка превышения критических нагрузок соединений серы и азота. Суммарное выпадение серы на территорию Ленинградской области (мг S/м 2 * год) Оценка превышения критических нагрузок соединений серы и азота Ex(S+N)= S dep +N dep -CL(S+N) (12) [экв/га/год] Пространственное распределение превышений КН максимальной серы (экв./га в год) S (км)Примечание 1150 х 150Межсубъектовый уровень 250 х 50Межсубъектовый уровень 325 х 25Локальный уровень 410 х10Локальный уровень 55 х 5Локальный уровень Квадраты расчетной сетки

Учет поступления загрязняющих веществ от внутренних и внешних источников региона Выпадение от собственных источников региона Вс ij Выпадение от внешних источников региона Ввн i Суммарное выпадение на подстилающую поверхность региона Dep Dep = Вс ij +Ввн i (13) Суммарное выпадение на подстилающую поверхность региона где: Dep – выпадение загрязняющих веществ на подстилающую поверхность, мг/м 2 в год Вс i,j – выпадение от собственных источников загрязнения субъекта в ячейке сетки с координатами (i,j), мг/м 2 в год; Ввн i,j - выпадение от внешних источников загрязнения в ячейке сетки с координатами (i,j), мг/м 2 в год. Если превышение критических нагрузок обусловлено воздействием собственных источников, то, в этом случае, органы исполнительной власти субъекта РФ имеют возможность управления уровнем загрязнения окружающей среды путем снижения выбросов от существующих объектов хозяйственной и иной деятельности, расположенных на его территории. Если превышение критических нагрузок обусловлено воздействием внешних источников, расположенных на территории Российской Федерации то, в этом случае, органы исполнительной власти субъекта РФ, где расположены данные объекты должны быть проинформированы с целью принятия мер по снижению выбросов от данных объектов хозяйственной и иной деятельности.

6. Картирование критических нагрузок. Требования к картографическому материалу для создания вектороной карты – картографическая основа должна охватывать всю изучаемую территорию; – отображённая информация должна учитывать все последние изменения на местности и результаты новейших исследований почв и растительности изучаемой территории; – генерализация и масштаб картографической основы соответствуют задачам визуализации имеющейся информации об экосистемах для расчёта и картирования критических нагрузок согласно международным требованиям. Этапы работ по созданию векторной карты подготовка растровой основы дигитализация (оцифровка) растровой основы проверка векторной информации преобразование векторных данных создание интегрированной карты экосистем территории.

7. Порядок организации разработки и использования критических нагрузок соединений серы и азота в природоохранной деятельности Российской Федерации. 1. Критические нагрузки для территории Российской Федерации разрабатываются с целью: предоставления национальных данных по отчетности и разработке экологической политики в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния; разработки проектов документов территориального планирования субъекта Российской Федерации; разработки проектов "Оценка воздействия на окружающую среду" и "Перечня мероприятий по охране окружающей среды" для строительства и реконструкции предприятий и сооружений; установления нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, обеспечивающих соблюдение нормативов допустимого воздействия на окружающую среду.

2. Разработка критических нагрузок для природных территорий субъектов Российской Федерации производится по инициативе Минприроды России или органов исполнительной власти субъекта РФ в лице специально уполномоченных органов в области охраны окружающей среды 3. Разработчиком критических нагрузок могут являться научно-исследовательские институты и другие специализированные организации 4.. Величины критических нагрузок для субъектов РФ устанавливаются и утверждаются Минприроды России. 5. Контроль за соблюдением установленных нормативов критических нагрузок осуществляется на основе выполняемых 1 раз в пять лет расчетных оценок превышений по методике рекомендованной к применению в установленном порядке. 6. Минприроды России организует формирование обобщенных перечней значений критических нагрузок, периодическое тиражирование отдельным сборником и распространение их по заявкам заинтересованных организаций 7. Установленные значения критических нагрузок помещаются в федеральный и соответствующие территориальные банки данных по охране окружающей среды и рассылаются по организациям по их запросам. 8. В соответствии с российским законодательством пересмотр значений критических нагрузок производится раз в пять лет

8. Перспективы развития направления по расчету критических нагрузок соединений серы и азота в природоохранной деятельности Российской Федерации. Проведение расчет критических нагрузок по двум методам и анализ данных методов на примере ряда территорий Российской Федерации. Создание единой базы данных, содержащей необходимые для расчета критических нагрузок показатели. Расширение сети станций комплексного экологического мониторинга на территории Российской Федерации, сосредоточив их в районах воздействия крупных промышленных комплексов.

Перспективные проекты Разработка критических для лесных экосистем в районе расположения Мончегорска, Никеля и Заполярного, определение их превышений с учетом перспективы эмиссии загрязняющих веществ от источников сопредельных государств и Мурманской области. пос.Ни кель г. Заполя рный г. Монче горск 1.Расчет критических нагрузок кислотности для лесных экосистем в районе расположения Мончегорска, Никеля и Заполярного с учетом перспективы эмиссии загрязняющих веществ от источников сопредельных государств и предприятий Мурманской области. 2.Расчет выпадений и определение превышений критических нагрузок кислотности с учетом перспективы эмиссии загрязняющих веществ от источников сопредельных государств и Мурманской области. 3.Выводы и рекомендации по снижению выбросов загрязняющих веществ с целью сохранения лесных экосистем в районе расположения Мончегорска, Никеля и Заполярного.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ЗАПОВЕДНИК «ПАСВИК» Общая площадь га. Экосистема - северная тайга. Территория представлена: лесами (44%), болотами (29%), акваторией (22%).

Типы экосистемКН (N) min КНnutr(N)КНmax(N)КНmax(S)Превыш. Березняк кустарничково-лишайниковый на месте недавней вырубки44,17 222,18117,3873,21 7,41 Березняк приречный43,77 221,97141,1397,35 5,72 Березняк бруснично-злаковый44,17 222,18117,3873,21 7,41 Сосняк ерниково-сфагновый21,44 200,49101,4079,96 7,83 Сосново-березовый лес зеленомошно-кустарничковый41,46 219,66121,4980,03 6,95 Сосняк лишайниково-мохово-кустарничковый20,96 202,4295,3174,35 8,44 Сосняк лишайниковый (беломошник)19,40 201,4692,3072,90 8,70 Сосняк-брусничник41,46 219,66121,4980,03 6,95 Сосняк сфагново-кустарничковый41,46 219,66121,5280,06 6,95 Березняк приручейный41,46 219,66121,4980,03 6,95 Сосняк зеленомшно-вороничный (горный)96,93 290,85123,9727,03 9,61 Березняк горный96,93 290,85123,9727,03 9,61 Березовое криволесье (горное)96,93 290,85123,9727,03 9,61

35