Air Quality Science

Без права на чистый воздух:
ЧЕМ ДЫШАТ АЛМАТИНЦЫ И КАК ИЗБАВИТЬСЯ ОТ СМОГА В ГОРОДЕ

https://projects.bes.media/smog?fbclid=IwZXh0bgNhZW0CMTEAAR4cptimAaVp_amEt1H_Ms1IaxpmEKprVX6TQ0TIgD28EYRvMfUEOngE6cSMDg_aem_UIYVg1FzkbuUf5lWNIoHKg

Качество воздуха: миллиарды людей остаются в неведении

Согласно отчету OpenAQ, поддерживающая крупнейшую открытую базу данных измерений качества воздуха, выявила значительные пробелы в отслеживании и публикации данных, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода.

📍более трети стран мира не имеют государственных систем мониторинга качества воздуха.
📍почти миллиард человек не знают, чем они дышат, несмотря на то, что загрязнение воздуха является одной из главных угроз для здоровья.
📍36% стран не проводят мониторинг качества воздуха на государственном уровне.
Даже в странах, где данные собираются, 9% не делятся ими публично, что усугубляет проблему отсутствия доступа к информации.
📍Прогресс в расширении мониторинга остается медленным. С 2022 года количество стран, проводящих мониторинг, увеличилось всего на 3%.

💨 Почему прозрачность данных важна?

❗️По данным ВОЗ, 99% людей во всем мире ежедневно дышат загрязненным воздухом.
❗️Загрязнение воздуха, в основном вызванное выбросами ископаемого топлива, ежегодно становится причиной более 8 миллионов смертей и наносит $8 триллионов ущерба мировой экономике.
❗️Его влияние на продолжительность жизни сопоставимо с курением и превышает последствия употребления алкоголя, травм на транспорте и ВИЧ/СПИДа.
❗️Дети, младенцы и малообеспеченные слои населения особенно уязвимы. Загрязненный воздух вызывает респираторные и сердечно-сосудистые заболевания, а также проблемы с развитием.

📊Преимущества прозрачности данных

Только 55% стран делятся данными о качестве воздуха, и лишь 27% в открытом доступе и прозрачном формате, что ограничивает возможности для научных исследований и разработки эффективных мер. Например, в Индии и Пакистане данные публикуются в виде PDF-файлов и графиков, что затрудняет их анализ.

Прозрачность данных позволяет:
✅Улучшить здоровье населения, предоставляя информацию для предотвращения воздействия загрязнений.
✅Стимулировать принятие мер по снижению загрязнений.
✅Повысить осведомленность и вовлеченность граждан в защиту окружающей среды.

⚠️Влияние войны в Украине, не только разрушают системы мониторинга, но и сами становятся источником загрязнения. Взрывы боеприпасов привели в Украине привели к резкому скачку загрязнения воздуха в Европе, увеличив уровень PM2.5 и NO2 на 10%. Исследования показывают, что даже небольшое увеличение загрязнителей значительно повышает риск госпитализаций

✅Для решения проблемы необходимы инвестиции в системы мониторинга и публикацию данных. Однако на борьбу с загрязнением воздуха выделяется менее 0,5% международной помощи.

Без прозрачности и действий миллиарды людей останутся в неведении о рисках, которые они ежедневно испытывают. Эти данные подчеркивают необходимость глобального сотрудничества и принятия мер для обеспечения чистого воздуха для всех.

Как ввод метро влияет на город? Пример Копенгагена.

Авторы исследования используют модель для изучения последствий от ввода метро для городской структуры и обнаруживают изменения, которые происходят на рынке жилья.

Многие крупные города Европы имеют старинные центральные районы, где сосредоточено множество магазинов, ресторанов, кафе, кинотеатров и концертных залов. Эти районы были спроектированы и построены тогда, когда размеры городов и транспортные потоки были значительно меньше, что делает их дороги проблематичными для автомобильного движения. Улучшение ситуации путем изменения наземных транспортных сетей требует сноса многих зданий и изменения уличных схем, что может ухудшить дизайн и атмосферу этих районов. В этом контексте подземные транспортные системы, хотя и дорогие, предлагают привлекательное решение, так как позволяют сохранить существующую городскую структуру и значительно увеличить пропускную способность транспортной сети.

Сеть метро в Копенгагене была введена в три этапа с 2002 по 2007 год, соединяя центр города с южными районами. Метро быстро стало популярным, и количество поездок выросло с 20,3 миллиона в 2003 году до 52,5 миллиона в 2010 году.

Город Копенгаген использовал известную стратегию «захвата стоимости земли» (land value capture) для привлечения средств на строительство сети метро. Эта стратегия заключается в том, что правительство или муниципалитет “захватывает” часть увеличенной стоимости земли, вызванной улучшением инфраструктуры, такой как строительство метро. В случае Копенгагена, доходы от развития и продажи земли в районе Ørestad, который был специально выделен для этой цели, использовались для финансирования строительства метро. Это позволило городу привлечь необходимые средства без значительного увеличения налогов или долгов. Первоначальный бюджет метро составлял 7,9 миллиарда датских крон, а окончательные затраты составили 12,2 миллиарда датских крон, что на 50% выше первоначально ожидаемых.

Основные результаты от строительства метро:
• Метро значительно сократило время в пути, например, поездка от аэропорта Копенгагена до центра города занимает менее 15 минут на метро по сравнению с более чем 40 минутами на автобусе.
• Наблюдается значительное увеличение использования общественного транспорта для поездок на работу: не только для поездок, которые можно полностью осуществить на метро, но и для тех, которые можно частично осуществить на метро. Поскольку время в пути для таких поездок не изменилось значительно, другие аспекты метро, такие как частота, надежность и комфорт, являются важными характеристиками.
• Метро оказало значительное влияние на цены на жилье вблизи станций метро. Общий прирост стоимости недвижимости был оценен примерно в 40% от стоимости строительства метро.
• После ввода метро, Правительство начало строительство жилья в некоторых ранее неразвитых районах рядом со станциями метро.

Новое исследование: Технико-экономическое моделирование и анализ стратегии низкоуглеродного развития Казахстана

21 сентября 2024 года группа исследователей из Казахстана опубликовала статью в научном журнале ES Energy & Environment (Q1), посвященную моделированию и анализу стратегии Казахстана по переходу на низкоуглеродную экономику и достижению целей Парижского Соглашения.

Казахстан является одним из крупнейших источников выбросов парниковых газов в Европе и Центральной Азии, занимая 20-е место в мире по количеству выбросов CO2 на душу населения. Казахстан подписал Парижское соглашение 2 августа 2016 года и ратифицировал его 6 декабря 2016 года. Страна приняла на себя обязательства по сокращению выбросов и установила цели по национально определенному вкладу (NDC) в рамках Парижского соглашения, предусматривающие абсолютное сокращение выбросов парниковых газов на 15% от уровня 1990 года к 2030 году.

В исследовании использованы и интегрированы между собой две модели TIMES и CGE для оценки влияния различных мер на макроэкономические показатели и выбросы CO₂ в Казахстане.

Исследование включает четыре сценария:

Базовый сценарий (BAU): Текущие тенденции экономического и энергетического развития. При сохранении нынешних политик уровень выбросов будет расти, что затруднит достижение целевых показателей по снижению выбросов к 2030 году.

Сценарий с системой торговли выбросами (ETS Soft): Умеренное углеродное налогообложение, охватывающее крупные предприятия. Цель — умеренное снижение выбросов за счет квот и стимулов к сокращению углеродного следа в основных секторах экономики.

Сценарий с жесткой системой торговли выбросами (ETS Hard): Более строгий контроль и квотирование выбросов для достижения целей, установленных в рамках Парижского соглашения. Этот сценарий требует значительных финансовых вложений, но имеет потенциал для значительного сокращения выбросов.

Сценарий с увеличением доли ВИЭ до 30% и улучшением энергоэффективности: Увеличение доли возобновляемых источников энергии (солнечной и ветровой) до 30% и повышение энергоэффективности в секторах экономики. Также предусматривается создание "зеленых сертификатов" и обязательное использование ВИЭ при строительстве новых объектов.

Согласно результатам, наибольшее снижение выбросов достигается в третьем сценарии, который позволяет сократить выбросы до уровня 322 млн тонн CO₂ к 2030 году. Четвертый сценарий демонстрирует наивысшие экономические показатели, включая рост ВВП до 4,3% и привлечение значительных инвестиций в размере 31,824 млрд тенге. Однако, несмотря на повышение доли ВИЭ и энергоэффективности, не достигаются целевые показатели по снижению выбросов.

Ужесточение ETS и налогообложение углерода являются административными мерами, в то время как увеличение доли возобновляемых источников энергии и улучшение энергосбережения и эффективности представляют собой технологические меры, требующие инвестиций и других ресурсов. Комбинации технологических и административных мер могут привести к различным результатам, что требует дальнейшего изучения.

Полная ссылка на статью: Zhakiyev, N., Sagadatova, N., Ismagulova, G., Bakdolotov, A., & Biloshchytskyi, A. (2024). Hybrid Technico-Economical modeling of the Mid-Term Green Economy and Low-Carbon Development Strategy of Kazakhstan. ES Energy & Environments. https://doi.org/10.30919/esee1235

Пост был подготовлен Байсакаловой Н.А., MSc, МНС AITU, отредактирован Керимрай А., PhD.

Новое исследование: Сценарии отказа от угля и развития возобновляемых источников энергии в Казахстане

Командой исследователей Astana IT University опубликована статья в рецензируемом высокорейтинговом научном журнале Engineered Science (Q1). Статья посвящена разработке и анализу энергетических сценариев Казахстана с использованием модели PyPSA-KZ. В рамках исследования был предложен путь модернизации энергетической системы Казахстана, направленный на отказ от угля и увеличение доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергобалансе страны к 2040 году.

В статье рассматриваются три ключевых сценария:
В первом сценарии “Сценарий с 30% долей ВИЭ” моделировался переход Казахстана на 30% долю ВИЭ в энергосистеме, включающей солнечные и ветровые электростанции. Результаты показывают, что такая доля ВИЭ существенно снизит выбросы парниковых газов и улучшит экологическую ситуацию в стране.

Второй сценарий “Сценарий с отказом от угля” предусматривает полный отказ от угольных электростанций к 2040 году. Основной упор сделан на развитие ветровой энергетики как замены угольной генерации. В данном сценарии было выявлено значительное сокращение выбросов CO2, что является важным шагом на пути к углеродной нейтральности.

Заключительный сценарий “Сценарий с расширением линий передачи и 30% ВИЭ” включает не только увеличение доли ВИЭ до 30%, но и расширение инфраструктуры линий передачи, что обеспечивает более эффективное распределение электроэнергии между регионами. В частности, в западных регионах, где высок потенциал ветровой и солнечной энергетики, предполагается строительство новых линий для оптимизации энергоснабжения.

Для каждого кейса проведены детальные расчеты, включая оценку необходимых инвестиций, оптимальную структуру генерации, а также размещение объектов ВИЭ и линий передачи. Моделирование показало, что наиболее эффективным с точки зрения затрат является сценарий с отказом от угля и замещением его ветровой и солнечной энергией. Снижение доли угля в энергобалансе благоприятно скажется на качество воздуха.
Особое внимание в исследовании уделено необходимости модернизации существующей энергетической инфраструктуры Казахстана, которая была построена в советский период и на данный момент устарела. В статье также подчеркивается необходимость развития систем хранения энергии и совершенствования тарифной политики, что поможет успешно интегрировать ВИЭ в энергосистему и обеспечить стабильное и экологичное энергоснабжение.
Результаты исследования могут быть использованы для разработки долгосрочных стратегий по переходу Казахстана на зеленую энергетику, а также для привлечения инвестиций в сектор ВИЭ.

Статья опубликована в рамках проекта, финансируемого Министерством науки и высшего образования Республики Казахстан "Моделирование и цифровизация электроэнергетической системы Казахстана для формирования новых моделей рынка и тарифной политики электроэнергетики", Рук.проекта - Жакиев Н.К.
Полная ссылка: Zhakiyev N, Akhmetov Y, Omirgaliyev R, Mukatov B, Baisakalova N, Zhakiyeva S, and Kazbekov B. (2024) Comprehensive Scenario Analyses for Coal exit and Renewable Energy Development Planning of Kazakhstan using PyPSA-KZ. Journal of Engineered Science. Published: 24 Jan 2024. http://dx.doi.org/10.30919/es1085.

Пост был подготовлен Байсакаловой Н.А., MSc, МНС AITU.

Новое исследование, опубликованное в научном журнале Air, рассматривает меры по снижению выбросов PM2.5 в Бишкеке (Кыргызстан).

Основными факторами, ухудшающими качество воздуха в городе, являются суровые зимы и устаревшая инфраструктура.

Для удовлетворения энергетических потребностей зимой город использует уголь для отопления на ТЭЦ, в котельных и домашних печах/котлах. Для транспорта используются дизельное топливо и бензин.

Дополнительные источники загрязнения включают: промышленную зону площадью 30 км², 16 больших открытых печей для обжига кирпича, автопарк со средним возрастом более 10 лет, карьеры площадью 7,5 км² и городскую свалку.

Годовая нагрузка выбросов PM2.5 составляет около 5500 тонн, что приводит к средней годовой концентрации 48 мкг/м³. Зимние суточные средние значения варьируются от 200 до 300 мкг/м³.

Предлагаемые меры по управлению выбросами включают: переход на чистые виды топлива, такие как газ и электричество для отопления, ограничение импорта подержанных автомобилей и продвижение новых стандартов для транспортных средств, улучшение общественного транспорта за счет новых автобусов, удвоение эффективности сбора отходов, улучшение управления свалками, поощрение озеленения, поддержание дорожной инфраструктуры для контроля выбросов пыли.

Ожидается, что реализация этих мер снизит уровни PM2.5 на 50–70% в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

На всех угольных электростанциях Индии установлены фильтры для сокращения выбросов взвешенных веществ (PM) из дымовых труб. Индия постепенно ужесточала лимиты выбросов PM с 1984 года.

Угольная генерация электроэнергии является одним из основных источников загрязнения окружающей среды в Индии. В 2016 году на долю энергетического сектора приходилось 51% выбросов SO₂, 43% CO₂, 20% выбросов оксидов азота (NOₓ) и 7% выбросов PM₂.₅.

Нормы контроля выбросов от тепловых электростанций, впервые объявленные Министерством окружающей среды, лесного хозяйства и изменения климата в 1984 году, постепенно ужесточались. 7 декабря 2015 года были обновлены нормы в отношении PM₂.₅ (снижены объемы допустимых выбросов PM) и введены дополнительные нормы в отношении SOₓ, NOₓ и ртути.

Лимиты на выбросы PM от электростанций в Индии различаются в зависимости от даты ввода в эксплуатацию станций:
• Станции, введенные в эксплуатацию до 2003 года: 100 мг/Нм³
• Станции, введенные в эксплуатацию между 2003 и 2015 годами: 50 мг/Нм³
• Станции, введенные в эксплуатацию после 2016 года: 30 мг/Нм³

Для соответствия этим стандартам тепловые электростанции используют такие технологии, как электростатический фильтр (ESP), десульфуризация дымовых газов (FGD), модификация сжигания NOₓ и т. д.

Для снижения уровня выбросов тепловых электростанций правительство также приняло следующие меры:
• В 2024 году планируется вывод из эксплуатации неэффективных и старых тепловых электростанций общей мощностью около 18 ГВт.
• Установка эффективных ультрасверхкритических/сверхкритических блоков, поскольку эти блоки более эффективны, а их выбросы на единицу выработки электроэнергии меньше, чем у суб-критических блоков.

Загрязнение воздуха остается серьезной проблемой для общественного здравоохранения в развивающихся странах, где уровень осведомленности о загрязнении воздуха и его последствиях среди населения остается низким.

В рамках исследования оценили восприятие, отношение и знания о загрязнении воздуха среди 870 жителей города Астана, Казахстан, одного из лидеров по уровню загрязнения воздуха среди стран с развивающейся экономикой. Факторы, влияющие на знания и осведомленность о загрязнении воздуха, включали возраст, уровень образования и состояние здоровья. Результаты показали, что многие жители (42,1%) не считают город сильно загрязненным и не понимают связи между качеством воздуха и последствиями для здоровья. Люди с высшим образованием показали более высокую экологическую грамотность. Знания играют ключевую роль в повышении общественной осведомленности и восприятия загрязнения воздуха, а готовность платить за охрану окружающей среды напрямую связана с отношением к природе.

В Казахстане, несмотря на то, что 51,7% работающих граждан имеют степень бакалавра, большинство из них по-прежнему проявляют низкий уровень экологической грамотности. В странах с более низким процентом выпускников бакалавров, таких как Германия и Швеция, наблюдается более высокий уровень экологической грамотности. Обязательное экологическое образование в начальных и средних школах Китая контрастирует с низким уровнем экологических знаний в Астане, где жители считают качество воздуха безопасным.

Исследование подчеркивает, что местные знания о качестве воздуха играют важную роль в восприятии загрязнения воздуха населением и экономике. Повышение экологической грамотности населения является ключевым фактором в формировании проэкологического поведения. Распространение информации о загрязнении воздуха и его последствиях для здоровья через доступные средства, такие как социальные сети, играет важную роль для населения с разным социально-экономическим положением. Уровень образования и условия жизни также влияют на экологическую осведомленность. Выводы исследования могут помочь в реализации более эффективных государственных мер улучшения качества воздуха.

Пост подготовлен Акмарал Агибаевой, Ph.D in civil engineering (строительная инженерия), Назарбаев Университет

В исследовании представлена первая комплексная оценка источников загрязнения PM 2.5 в г. Душанбе (Таджикистан) на основе определения химического состава частиц и рецепторной модели PMF. В течение 2015-2016 и 2018-2019 годов исследователи отобрали в общей сложности 138 образцов PM2.5. Результаты показывают, что концентрация PM2.5 была значительно выше среднегодового предельного значения ВОЗ по качеству воздуха, составляя в среднем 90,9 ± 68,5 мкг/м³.

Было выявило восемь источников загрязнения, которые повлияли на уровень концентраций PM2.5 в этом районе.

Основные источники в зимний период:

◾ сжигание угля (21,3%),
◾ сжигание биомассы (22,3%);

в тёплое время года:

◾ автотранспорт (7,7%),
◾ выбросы электростанций (17,5%) – вероятно, увеличились из-за высокого спроса на энергию,
◾ выбросы цементной промышленности (6,9%) – значительно увеличились в холодный период 2018-2019 годов,
◾ почвенная пыль (11,3%) – увеличилась в тёплые месяцы,
◾ вторичные сульфаты (11,5%) – увеличились в холодные месяцы,
◾ сжигание отходов (1,5%) принесло наименьший вклад без существенных изменений во времени.

Результаты исследования свидетельствуют о значительном влиянии антропогенной деятельности, особенно использования сжигания угля для производства энергии (как на электростанциях, так и для отопления жилых помещений), а также о значительном вкладе сжигания биомассы как в тёплое, так и в холодное время года.

Мега-утечка метана в Казахстане продолжалась больше полугода

https://www.bbc.com/russian/articles/cxem3vyml3do?fbclid=PAAab8876SiujkuGp4jGnNlwnOj5_ORNtEnjje0YpAagnCMtSyDwwglHPXO-I_aem_AS8qcKWPlmNGXYzolr8wMLTv7TgE-vLlcCB-Z5bY67d8FJxvH68Go_WwZNJkgZDLuJE

Загрязнение воздуха по-прежнему является одним из основных факторов риска для здоровья населения, и, по оценкам ВОЗ, ежегодное число смертей, связанных с этим явлением, превышает совокупное число смертей от Ковида-19 на сегодняшний день.

Большая часть смертей, которых потенциально можно избежать, вызвана антропогенными выбросами, из которых 82% в мире приходится на использование ископаемого топлива (угля) в промышленности, энергетике и транспорте.

На загрязнение воздуха приходится 11,3% всех смертей в мире среди женщин и 12,2% среди мужчин. Переход на возобновляемые источники энергии может помочь спасти жизни людей и ограничить рост глобального потепления, что соответствует Парижскому соглашению.

Цель исследования заключается в оценке смертности, вызванной загрязнением воздуха от сжигания угля, а также в определении потенциальной выгоды для здоровья от принятия политики отказа от угля на чистые возобновляемые источники энергии.

Для этого были использованы методы наблюдения и моделирования. Специальные модели атмосферы, модели относительного риска и спутниковые данные позволили оценить влияние загрязнения воздуха на здоровье, а также смертность от различных причин, связанных с этим загрязнением.

Результаты исследования показали, что глобальная смертность от всех причин, связанных с загрязнением воздуха мелкими частицами РМ2.5 и озоном, оценивается в 8,34 миллиона смертей в год. Большая часть этой смертности (52%) связана с кардиометаболическими заболеваниями, такими как ишемическая болезнь сердца и инсульт.

Около 5,13 миллиона избыточных смертей в год по всему миру связаны с сжиганием угля. Исследование также указывает на то, что уменьшение загрязнения воздуха путем постепенного отказа от угля может значительно снизить количество избыточных смертей. Это подчеркивает необходимость принятия политики, направленной на поддержку чистых источников энергии для защиты здоровья населения и окружающей среды.

Исследование подчеркивает, что борьба с загрязнением воздуха остается одним из приоритетных вопросов здравоохранения, и отказ от угля может принести огромные выгоды для здоровья населения и климата.

Учитывая цель Парижского климатического соглашения - климатическая нейтральность к 2050 году, замена ископаемого топлива (угля) чистыми возобновляемыми источниками энергии принесет огромные выгоды для здоровья населения и климата.

В исследовании были проанализированы данные двухлетнего мониторинга и сезонные изменения концентраций общих взвешенных частиц (TSP), неорганических газов (SO2, CO, NO2, HF) с использованием данных с четырех станций мониторинга РГП «Казгидромет» и PM2.5 со станции мониторинга в посольстве США в городе Астана с октября 2018 года по сентябрь 2019 года и с октября 2019 года по сентябрь 2020 года.

Среднегодовая концентрация PM2.5 была заметно ниже в 2019-2020 гг. по сравнению с 2018-2019 гг. (16,5 мкг/м3 и 29,7 мкг/м3, соответственно), однако в обоих периодах превышала лимиты ВОЗ (5 мкг/м3). Более высокая концентрация PM характерна для отопительного периода (44,8 мкг/м3 в 2018-2019 годах и 20,8 мкг/м3 в 2019-2020 годах), а в неотопительный период концентрации были схожими (13 мкг/м3 и 12 мкг/м3, соответственно).

Среднегодовые концентрации PM2.5, CO и NO2 значительно превышали рекомендации ВОЗ, а также стандарты качества воздуха РК. В обоих периодах отмечались эпизоды (24-ч) крайне высоких концентраций атмосферных загрязнителей (2018-2019: TSP (1,500 мкг/м3), CO (2,800 мкг/м3); 2019-2020: PM2.5: 44,8 мкг/м3). Для выявления связи между метеорологическими условиями и концентрацией PM2.5 были построены диаграммы розы ветров и загрязнений для PM2.5. Направление ветра было преимущественно западным и южным, повышенная скорость ветра отмечалась в юго-юго-западном и юго-западном направлениях. Эпизоды очень высоких концентраций PM2.5 (> 300 мкг/м3) наблюдались в восточном и восточно-северо-восточном направлениях. Эти результаты показывают, что профиль ветра благоприятствует вентиляционным характеристикам города, указывая на то, что источники PM2.5 в основном расположены в направлении вниз по ветру.

Для определения источников загрязнения воздуха и их связи с метеорологическими параметрами (скорость и направление ветра) использован анализ условной бивариантной вероятностной функции (CBPF), что позволило выявить потенциальные источники загрязнения. Графики CBPF концентраций PM2.5 для 75-го процентиля (> 29,3 мкг/м3) и 95-го процентиля (> 87,1 мкг/м3) ярко демонстрируют влияние деятельности угольной теплоэлектростанции (ТЭЦ-2) и отопления частных жилых домов на загрязнение воздуха в городе. Анализ CBPF концентрации SO2 выявил неопределенный источник загрязнения в юго-западной части Астаны и совместный вклад выбросов автомобилей в сочетании с работой ТЭЦ.

Данное исследование показало необходимость незамедлительного внедрения мер контроля за выбросами PM2.5 и SO2, выбрасываемых от ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 в г. Астана. Для снижения уровня загрязнителей в регионе следует активно использовать эффективные стратегии охраны окружающей среды, такие как переход на природный газ и удаление серы из угля.

Пост подготовлен Акмарал Агибаевой, Ph.D. кандидат, Назарбаев Университет