Загрязнение окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Загрязнение окружающей среды

Классификация источников загрязнения

Загрязнением называется поступление в окружающую среду каких-либо веществ и энергии в количествах, вызывающих неблагоприятное воздействие на здоровье человека, животных, состояние растений и экосистем, на материалы, оборудование, здания и сооружения. Загрязнения окружающей среды подразделяют на выбросы в атмосферу, сбросы в водные объекты, твердые отходы, энергетические или физические загрязнения. Источники загрязнения природной среды подразделяются на естественные (природные) и искусственные (антропогенные).

Природными источниками загрязнения постоянного действия являются выветривание и выщелачивание горных пород, выделение газов, вод и углеводородов из земных недр, а периодического действия (импульсного) - извержения вулканов, землетрясения, наводнения, оползни, лесные пожары и т.д. Появление различных видов загрязнений в окружающей среде происходит также путем перехода в атмосферу морской соли и продуктов жизнедеятельности биосферы.

Антропогенными источниками загрязнения постоянного действия являются добыча полезных ископаемых, все виды промышленности, энергетика, сельское хозяйство, бытовая деятельность человека, а периодического действия - техногенные аварии и катастрофы, войны. Количественный вклад тех или иных источников в общее загрязнение окружающей среды может колебаться в широких пределах, не всегда однозначно определяется и на сегодняшний день является предметом дискуссий.

Загрязнение атмосферы

Атмосферный воздух является самой динамичной средой в окружающем нас мире, а загрязнение атмосферы - самый мощный, постоянно действующий и всепроникающий фактор, оказывающий негативное воздействие не только на человека, биоценозы, но и на важнейшие природные среды.

Именно атмосферный воздух является переносчиком загрязняющих веществ в другие среды: водоемы, почвы, растительность. Почвы и поверхностные воды могут в отдельных случаях быть источниками вторичного загрязнения атмосферы или, наоборот, являться косвенным показателем её загрязнения. Это определяет необходимость помимо оценки загрязнения непосредственно воздушного бассейна учитывать возможные последствия взаимовлияния атмосферы и сопредельных сред для получения интегральной («смешанной» косвенно-прямой) оценки состояния атмосферы.

Загрязняющие вещества в воздухе распространяются с большой скоростью (скорость перемещения воздуха в горизонтальном направлении в верхних слоях атмосферы может достигать 100150 км/ч) и на большие расстояния, трудно поддаются локализации и обезвреживанию. Однако и, отсутствие движений воздуха в течение недель и даже нескольких дней способствует накоплению загрязнений в атмосфере в значительных количествах.

Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Твердые загрязняющие вещества образуются в результате механической обработки различных материалов (дробление, размол, заполнение, разравнивание), тепловых процессов (сжигание, прокаливание, сушка, плавление), при транспортировке сыпучих материалов (погрузка, просеивание).

Жидкие загрязняющие вещества образуются при конденсации паров, распылении и разливе жидкостей, в результате химических реакций. Газообразные загрязнители формируются в результате химических реакций, например, окисления, обжига руд и т.д. При сжигании топлива образуются огромные количества газообразных соединений - оксиды серы, азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов. Из всей массы загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от антропогенных источников, около 90% составляют газообразные, 10% твердые и жидкие вещества.

При взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром в атмосфере образуются аэрозоли. Аэрозоли это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Средний размер аэрозольных частиц составляет 15 мкм.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава.

Но наряду с промышленным загрязнением атмосферный воздух городов в значительной мере (6080 % антропогенных выбросов) загрязняется всеми видами транспорта.

Загрязнение гидросферы

Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 м³ воды в год (1780 л в сутки).

Основные пути загрязнения гидросферы:

1) загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 км². Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет;

2) загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бытовыми стоками. Ведет к эвтрофикацин водоемов - обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей и гибели других экосистем водоемов с непроточной водой (озер и прудов), а иногда к заболачиванию местности;

3) загрязнение ионами тяжелых металлов. Нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека;

4) загрязнение кислотными дождями. Приводит к закислению водоемов и гибели экосистем;

5) радиоактивное загрязнение. Связано со сбросом радиоактивных отходов;

6) тепловое загрязнение. Вызывается сбросом в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС. Приводит к массовому развитию сине-зеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов;

7) механическое загрязнение. Повышает содержание механических примесей;

8) бактериальное и биологическое загрязнение. Связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 км³ сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток (37,5-45 тыс. км³ в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, СПАВ, фторидами, цианидами, тяжелыми металлами и др.), в зависимости от специфики отраслей промышленности. Следует заметить, что в настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы продолжает возрастать.

Загрязнение литосферы

Почва обеспечивает существование биосферы, является ее основой, она - биологический адсорбент и нейтрализатор загрязнений. Без почвенного покрова невозможно воспроизводство биомассы, а следовательно, накопление колоссальных количеств энергии в процессе фотосинтеза растений. Деградация почвы - это постепенное ухудшение ее свойств, которое сопровождается уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия. как известно, почва один из важнейших компонентов окружающей природной среды, непосредственно связанный с приповерхностной частью литосферы. Ее образно называют “мостом между живой и неживой природой”.

Следует учитывать, что почва практически невозобновимый природный ресурс. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе - почвенном плодородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Эти процессы ведут к весьма опасной по своим далеко идущим последствиям дегумификации - потере гумуса. Дегумификация возрастает и за счет неумеренного внесения в почву минеральных удобрений. За последнее столетие почвы Черноземья потеряли от трети до половины содержания гумуса. Но даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия не дает почве возможность выполнить в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т.е. ухудшать свои свойства.

К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера: эрозия, загрязнение, вторичное засоление, заболачивание, опустынивание. Эрозия почв (от лат. Erosio - разъедание ) - разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов и чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Основные загрязняющие вещества почв: 1)пестициды (ядохимикаты); 2)минеральные удобрения; 3)отходы и отбросы производства; 4)газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; 5)нефть и нефтепродукты.

загрязнение окружающий атмосфера индекс

Показатели качества объектов окружающей среды

Согласно принятому эколого-геохимическому подходу для оценки качества среды на выбранной территории обязательными объектами для исследования являются атмосферный воздух, вода, почва. Для целей нормирования обязательным является определение концентраций загрязняющих веществ, содержащихся в этих средах.

Концентрация вещества, определяющая количественный состав системы (смеси, раствора, расплава) представляющая собой отношение числа частиц компонента системы к объему или массе системы (общему числу частиц системы).

Однако само по себе знание концентрации не дает достаточной информации специалисту экологу. Необходимо знать, как влияет данная концентрация загрязняющего вещества на живые организмы и, в первую очередь, на человека. Для загрязняющих веществ критерием безопасности является предельно допустимая концентрация (ПДК).

ПДК - гигиенический норматив, утверждаемый постановлением главного государственного санитарного врача по рекомендациям Комиссии по санитарно-эпидемиологическому нормированию при Минздраве России.

ПДК загрязняющего вещества - концентрация, не оказывающая в течение всей жизни человека прямого или косвенного воздействия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособность человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни людей.

Но не только превышение ПДК, но даже соблюдение его величины, не обеспечивают экологическую безопасность. Величины ПДК часто пересматриваются в сторону уменьшения нормируемых показателей, так как они устанавливаются в соответствии с данными сегодняшнего дня о токсичности вредных веществ и последствий их действия на окружающую среду.

Поскольку определение величины ПДК производится в опытах с теплокровными животными, то ПДК приемлемы в основном по отношению к ним. Более слабые звенья в трофической цепи даже при соблюдении ПДК могут пострадать. Более того, основной упор при установлении ПДК делается на исследование влияния данного компонента на организм в целом, а он может проявиться в виде неблагоприятных сдвигов физиологических и биохимических показателей, вызвать нарушения отдельных органов, изменить условно-рефлекторную деятельность. Следовательно, использование ПДК как критерия качества окружающей среды не гарантирует экологическую безопасность отдельных организмов и не гарантирует сохранения состояния, типа функционирования, структуры и устойчивого развития существующих экосистем и биосферы в целом.

Более перспективным является использование вместо санитарно-гигиенических экологических критериев. Например, использование предельно допустимой экологической нагрузки (ПДЭН), которая устанавливает уровни, не влияющие на экосистему, или изменяющие ее в допустимых пределах. Значение ПДЭН может быть рассчитано с учетом анализа необходимой продуктивности экосистем или оценки их способности к самовосстановлению, развитию или длительному существованию. После определения ПДЭН следует подойти к нормированию предельно допустимых выбросов (ПДВ), предельно допустимых сбросов (ПДС) и ПДК, при этом мощность предприятий, выбросы и сбросы отдельных компонентов не должны превышать установленные с учетом ПДЭН ограничения.

Полученные величины концентрации загрязняющих веществ для определения степени их негативного воздействия на здоровье населения сравнивают с предельно допустимыми концентрациями. Так определяют единичные индексы загрязнения.

Оценка уровня загрязнение атмосферы загрязняющими веществами

Например, определяют индекс загрязнения атмосферы отдельной примесью (ИЗА):

.

Поскольку с помощью ИЗА характеризуется уровень загрязнения атмосферы одним веществом, этот индекс называют индивидуальным показателем загрязнения атмосферы.

Состояние загрязнения воздуха несколькими веществами, контролируемыми в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя индекса загрязнения атмосферы (КИЗА).

.

При расчете КИЗА степень загрязнения атмосферы оценивается по степени превышения ПДК с учетом класса опасности.

Загрязняющие вещества в воздушном бассейне по вероятности их неблагоприятного влияния на здоровье населения делят на 4 класса: 1-й чрезвычайно опасные, 2-й высоко опасные, 3-й умерено опасные и 4-й мало опасные. Учет класса опасности определяется «приведением» концентраций веществ, нормированных по ПДК, к концентрациям вещества 3-го класса опасности диоксида серы.

Использование константы s основано на предположении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества.

Для 1-го класса опасности s составляет 1,7, для 2-го класса опасности 1,3, для 3-го 1,0, для 4-го 0,9.

Для сравнения степени загрязнения атмосферы различных городов (населенных пунктов), различных районов одного города рекомендуется использовать в качестве характеристики уровня загрязнения КИЗА, рассчитанное по определенному количеству ингредиентов, вносящих наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферы.

Чаще всего рассчитывают КИЗА по пяти приоритетным ингредиентам, так называемое КИЗА пять (КИЗА₅). КИЗА₅ также применяется для оценки временной (многолетней) тенденции изменения состояния загрязнения атмосферы одного города (населенного пункта).

Указанное ранжирование по классам состояния атмосферы выполнено в соответствии с классификацией уровней загрязнения по четырехбальной шкале (табл.2):

класс «нормы» соответствует уровню загрязнения воздуха ниже среднего по городам страны;

класс «риска» равен среднему уровню;

класс «кризиса» выше среднего уровня;

класс «бедствия» значительно выше среднего уровня.

Таблица 2

Критерий оценки состояния загрязнения атмосферы

по комплексному индексу (КИЗА)

Для химических веществ, свойства которых и механизмы действия на человеческий организм недостаточно изучены, вводится временный норматив максимально допустимого содержания в атмосферном воздухе - ОБУВ - ориентировочно безопасные уровни воздействия. ОБУВ устанавливаются сроком на три года, по истечении которого пересматриваются или заменяются на ПДК. Кроме того, в перечнях указываются вещества и их комбинации, обладающие эффектом суммации, т.е. усилением вредного воздействия при совместном присутствии в атмосферном воздухе.

Для таких соединений сумма их концентраций не должна превышать 1:

Оценка загрязнения гидросферы и литосферы

Наиболее часто используемый показателей для оценки качества водных объектов - гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ.

Индекс загрязнения воды, как правило, рассчитывают по шести-семи показателям, которые можно считать гидрохимическими; часть из них (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК₅) является обязательной.

, где

q_i - концентрация компонента (в ряде случаев - значение параметра);

N - число показателей, используемых для расчета индекса;

ПДК_i - установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы (табл.3.). Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени, и так далее).

Таблица 3. Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды

Степень загрязнения почв химическими веществами определяется по суммарному показателю загрязнения, рассчитываемому по формуле:

С(i) факт - фактическое содержание i-го токсиканта в почве;

С(i) фон - значение регионально-фонового содержания в почве

i-го токсиканта.

Оценка степени загрязнения земель химическими веществами по

суммарному показателю загрязнения Zc

Значение показателя Степень загрязнения Коэффициент

Zc земель Kз

<2 Допустимая 0

2-8 Слабая 0.3

8-32 Средняя 0.6

32-64 Сильная 1.5

>64 Очень сильная 2.0

Размещено на Allbest.ru