Скорее всего вы ответите "чем ближе к горам, тем лучше". Но ответ может быть не столь очевидным. В определенное время суток, из-за горного бриза смог перемещается туда-сюда. На скриншоте ниже с сайта airkaz.org, сделанный в обед 31-го декабря, наглядно видим, что северная часть города чище, за исключением Каменского плато (которое на юго-востоке). Это может быть связано и с розой ветров и с атмосферным давлением.
Если посещать сайт в разные часы, датчики зашкаливают то в верхней, то в нижней части. Стало любопытно, где же в среднем воздух чище.
О себе
Меня зовут Азат Есенов, и я аналитик данных. Организация и анализ данных - мои страсть и призвание! Работаю бизнес-аналитиком в компании Казахтелеком. В свободное от работы время являюсь партнером-консультантом компании "Maxinum", которая автоматизирует отчетность для предприятий. Меня беспокоит воздух в городе, где живу я и мои дети. Пытаясь найти ответ на вопрос выше, обнаружил интересные выводы, которыми посчитал нужным поделиться.
Об исследовании
За основу взял набор данных по загрязнению воздуха с сайта airkaz.org. Он содержит ежедневные замеры с датчиков с марта 2018 г. по октябрь 2020 г. По мимо этого использовал следующие данные:
- Потребление угля в тоннах на ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 по дням, с того же сайта;
- Среднемесячная температура воздуха с сайтов weatheronline.co.uk и pogodaiklimat.ru;
- Расстояние каждого датчика до ТЭЦ-2 или ТЭЦ-3 в км, в соответствии с Картами Яндекс.
Загрязнение алматинского воздуха зависит от сезона и близости к горам
Датчики показывают норму в летние месяцы и зашкаливают каждый декабрь-январь. Это ощущает и видит каждый местный житель.
График выше также показывает, что чем южнее датчики, тем меньшее загрязнение фиксируют в среднем. Причем, круглый год. В определенные часы в сутках, смог поднимается вверх в горы, но гипотеза "чем ближе к горам, тем лучше" подтверждается. Отдельный анализ по Каменскому Плату и Ерменсаю подтверждает это. Отсюда следует печальный вывод, что небольшая часть состоятельных алматинцев обеспечивают здоровую среду для себя и своих семей.
Автотранспорт не влияет на загрязнение воздуха
Машины в городе передвигаются круглый год, летом меньше. Поэтому стоит проверить гипотезу, что летнее улучшение воздуха связано в т. ч. с тем, что в городе становится меньше автотранспорта. Попробуем в этом разобраться. Для начала посмотрим на средние показатели датчиков по дням недели и увидим следующую картину:
Показания по субботам и воскресеньям выше, чем в будние дни. Причем, круглый год. К сожалению, не оказалось данных по потому автомашин по дням, но визуально видно, что по выходным, а особенно по воскресеньям, траффик снижается.
Во-вторых, 2020 год уникален, т.к. во время строжайшего локдауна в апреле-мая на улицах не было машин.
Если бы автотранспорт и правду имел существенный вклад, бирюзовый столбик разнился бы сильнее от серых столбцов, чем от себя же в октябре, когда начался отопительный сезон.
Таким образом, цифры говорят, что даже если в Алматы будут ездить только электрокары, это не отразится за загрязнении воздуха частицами PM 2.5.
В холодные месяцы сжигается больше угля, и это главный фактор загрязнения воздуха
Если наложить среднемесячную температуру воздуха в городе на график загрязнения, получится симметричная картинка:
На графике видно, что среднемесячные загрязнения колеблются от 20-ти до 120-ти мкг/м3 (левая ось). Температура в Алматы колеблется от -15 до 30 градусов по Цельсию (правая ось). В аналитике такое встречается редко, но виден "красивый" график, в котором линия загрязнения зеркалирует с линией температуры: чем холоднее на улице, тем больше загрязнение.
Отопительный сезон в Алматы длится с 15-го октября по 15-е апреля. Вот как выглядит график загрязнения по сезонам:
Как видно, наиболее грязные месяца это январь и декабрь - самые холодные месяцы в году. Посмотрим на зависимость загрязнения воздуха от потребления угля на двух ТЭЦ:
На графике видно, что в вышеуказанные месяцы на ТЭЦ-2 сжигается до 300 тыс. тонн угля. Цифры впечатляют! К сожалению, данных по ТЭЦ-3 мало, в этой связи красная линия оказалась столь короткой. Корреляция (зависимость) между массой ежедневно сжигаемого угля и уровнем загрязнения воздуха составляет 76%.
Соединив три последних графика в единый, получаем следующее:
Чем выше пузырек, тем выше средняя температура воздуха в этом месяца. Чем пузырек правее, тем больше среднесуточное потребление угля на ТЭЦ-2. Бирюзовый цвет соответствует не отопительному сезону, темный - отопительному. Размер круга соответствует уровню загрязнения в этом месяце. Мы видим, что черные круги по площади в несколько раз больше бирюзовых. График говорит: чем ниже температура, тем больше сжигается угля, а чем больше сжигается угля, тем грязнее воздух. Из этого следует вывод: уровень загрязнения зимой можно определять по столбику термометра, чем морознее, тем хуже воздух.
Чем дальше от ТЭЦ, тем чище воздух
Если посмотреть, как расстояние до ближайшей ТЭЦ (ТЭЦ-2 или ТЭЦ-3) влияет на загрязнение воздуха, то не увидим никакой закономерности:
Точки, которые соответствуют средним показаниям датчиков, разбросаны как попало. Как только сделаем срез только по отопительному сезону, точки выстраиваются логично:
Чем дальше от ТЭЦ-2 или ТЭЦ-3 в километрах, тем чище воздух зимой. Отсюда следует вывод, как плохо живется жителям районов Кок Кайнар, Жана Куат, Военный городок и Рыскулова - Момышулы, и как хорошо живется жителям Каменского плато и Ерменсая. Ранее в этом исследовании упоминалось, что чем ближе к горам, тем лучше. Влияние высоты над уровнем моря неизвестно, поэтому чистота воздуха там может быть объяснена тем, что обе ТЭЦ расположены в северной части.
Если разместим на одном графике самый чистый район и самый грязный, разница получается впечатляющей:
Частный сектор не влияет на загрязнение воздуха
Ранее мы установили, что на зимнее загрязнение не влияют автомобили, но влияет сжигание угля для отопления. Возникает вопрос, каков вклад в загрязнение частного сектора. Ведь он также, хотя уже далеко не весь, отапливается углем. Здесь стоит отметить, что не все алматинские районы вокруг датчиков легко определить к частному сектору. В предыдущем разделе уже видели разделение на графике - темные точки соответствуют частному сектору. Как видим, они в перемешку в бирюзовыми, что говорит о том, что загрязнение в частном секторе такое же, как и в многоэтажном, а иногда вовсе ниже.
Учитывая, что непосредственная близость к месту сжигания угля влияет на загрязнение воздуха, диаграмма выше с темной и бирюзовой линиями позволяет сделать вывод, что частный сектор не имеет значимый вклад в загрязнение воздуха.
Что можно улучшить в исследовании
- Проанализировать не последние 3 года, а последние 3 десятилетия;
- Добавить и наложить данные по атмосферному давлению и скорости ветра, которые влияют на уровень загрязнения;
- Учитывать высоту каждого датчика, чтобы узнать как увеличение на каждый метр над уровнем моря влияет на снижение среднего загрязнения;
- Исследовать не только частицы PM 2.5 но и другие вредные, коих, уверен, в алматинском воздухе много.
Ключевые выводы
Резюмируя вышесказанное, и на основании данных, можно сделать 2 основных вывода:
- Загрязнители воздуха в Алматы это не автотранспорт и не частный сектор, а угольная ТЭЦ;
- Несмотря на короткие часы повышенного загрязнения из-за горного бриза, воздух в горах лучше (или подальше от ТЭЦ). Вне отопительного сезона разницы нет.
Спасибо, что прочитали эту статью до конца. В завершении, не потеряю надежды, что воздух Алматы станет чистым.