ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.09.2020
Просмотров: 275
Скачиваний: 5
Лабораторная работа №3
Тема: Актуальные направления современных геоэкологических исследований
Цель работы: Выполнить расчет индексов загрязнения воздуха, воды, почв, определить качество среды, графически отобразить загрязнение компонентов окружающей среды
Ход работы
-
Изучить критерии оценки состояния окружающей среды
-
Выписать показатели для оценки окружающей среды (источник: Г.П Беспамятнов «Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде» 8-10)
-
Провести оценку состояния атмосферного воздуха
Краткие теоретические сведения
Качество окружающей среды – состояние естественных и преобразованных человеком экологических систем, сохраняющее их способность к постоянному обмену вещества и энергии, воспроизводству жизни.
Качественной оценкой окружающей среды являются характеристики отдельных компонентов биосферы: воздуха, вод, почвы и т.д. в качестве критерия оценки разработана система стандартов.
Стандарты качества окружающей природной среды – единые требования и нормативы, предъявляемые к состоянию окружающей среды и деятельности производственно-хозяйственных объектов. Данные требования составлены на основе современного уровня научно-технических процессов, соотношения экологических и экономических интересов.
В зависимости от методики установления требований качества окружающей среды все основные стандарты подразделяются на:
1) экологические;
2) производственно-хозяйственные.
Экологические стандарты определяют предельно-допустимые нормативы вредного антропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которых создает угрозу сохранению оптимальных условий существования человека и его окружения.
Основной величиной экологического нормирования содержания вредных химических соединений в компонентах природной среды является предельно-допустимая концентрация (ПДК).
С позиции экологии ПДК представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды, при которых их содержание не выходит за допустимые границы экологической нищи человека.
С санитарно-гигиенических позиций – ПДК определяется как максимальная концентрация примеси, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.
Нормирование качества природной среды – это установление предельно допустимых норм воздействия на среду, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, воспроизведение природных ресурсов.
Нормативы качества природной среды устанавливают на основании концепции порога воздействия.
Порог вредного воздействия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме происходят изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая патология.
Запомнить!
ПДК - это санитарно-гигиенический норматив.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) – это нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества, которые при попадании в организм за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают необратимых последствий у его потомства.
С экологической и токсикологической точки зрения ПДК можно использовать в практической деятельности как предварительные показатели-ориентиры. Они особенно необходимы на первых этапах исследования в новых регионах.
Широкое применение ПДК при оценке качества природной среды имеет ряд ограничений:
1) нормы ПДК не учитывают сочетание воздействий (суммирование) токсикантов;
2) токсичность химических элементов и их соединений зависит не только от концентрации, но и от формы и вида их пребывания в биосфере (учесть в ПДК все формы, а тем более конкретные виды, в которых находятся элементы, практически невозможно);
3) в последние десятилетия все большую роль в биосфере играют техногенные соединения, не имеющие природных аналогов. Токсичность и время ее проявления для многих из них неизвестны.
Относительность наших знаний по этому вопросу иллюстрирует следующий пример. В 50-х годах инсектицид ДДТ считался безопасным и широко применялся в быту. Сейчас он относится к суперэкотоксикантам.
Если не накоплено достаточно информации о веществе, то устанавливается ВДК – временно допустимая концентрация. Эти концентрации получают расчетным путем и используют в течение 2-3 лет.
Санитарно-гигиенические нормативы ПДК и ВДК не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность. Для этого используют другие нормативы: ПДВ (предельно допустимый выброс) и ПДС (предельно допустимый сброс). От предприятия не требуют обеспечения тех или иных норм ПДК, а требуют соблюдения пределов выбросов и сбросов, которые и должны обеспечивать ПДК.
Запомнить!
Нормативами, регламентирующими деятельность предприятий являются ПДВ и ПДС.
Зафиксированное превышение максимальной разовой ПДК в окружающей среде само по себе не является нарушением со стороны предприятия.
И еще одно замечание – не бывает ПДК вообще. Эти нормы зависят от природы геосфер, для которых они установлено.
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Атмосферный воздух. При оценке состояния загрязнения атмосферного воздуха городов используется среднесуточные и максимально разовые ПДК. Средние за год значения сравнивались с ПДК среднесуточными (ПДКс.с), а максимальные - с ПДК максимально разовыми (ПДКм.р.). Степень загрязнения воздуха оценивается также путем сравнения со средним уровнем загрязнения конкретной примесью среди промышленных городов республики. В таблице 1 приведены сведения о ПДК, средних и максимальных из разовых концентраций приоритетных загрязняющих веществ:
Таблица 1
Предельно допустимые концентрации и средние концентрации загрязняющих веществ
|
Загрязняющие вещества |
ПДК с.с. |
ПДК м.р. |
Концентрация, мкг/м3 |
|
|
средняя по республике |
максимальная из разовых |
|||
|
Пыль (взв. в-ва) |
150 |
500 |
40 |
1254 |
|
Диоксид серы |
200 |
500 |
0,6 |
801,0 |
|
Оксид углерода |
3 000 |
5000 |
875 |
19400 |
|
Диоксид азота |
100 |
250 |
31 |
1115 |
|
Сероводород |
- |
8 |
0,6 |
18,0 |
|
Фенол |
3 |
10 |
1,4 |
50,0 |
|
Аммиак |
40 |
200 |
28 |
874 |
|
Формальдегид |
3 |
35 |
8,3 |
361,0 |
Для оценки степени суммарного загрязнения атмосферы рядом веществ использовался комплексный показатель - индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумма средних концентраций в единицах ПДК с учетом класса опасности соответствующего загрязняющего вещества:
,
где
Yi
— единичный индекс загрязнения для
i-ого
вещества;
qcpi
— средняя концентрация i-ого
вещества;
ПДКcсi
— ПДКсс
для i-ого
вещества;
В соответствии с существующими методами оценки среднегодового уровня, загрязнение считается:
|
Индекс загрязнения атмосферы |
Степень загрязнения атмосферы |
|
ИЗА <5 |
низкое |
|
5< ИЗА <7 |
повышенное |
|
7< ИЗА <14 |
высокое |
|
ИЗА >14. |
очень высокое |
Поверхностные воды. Мониторинг водных экосистем проводится по гидрохимическим и гидробиологическим показателям. При гидрохимическом мониторинге определяется количественное содержание элементов основного солевого состава, биогенных и загрязняющих веществ на момент отбора пробы. Гидрохимический мониторинг позволяет дать оценку экологического состояния водных объектов, сформировавшегося за предыдущий период.
В гидрохимической практике используется и метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.
Для интегральной оценки качества вод по гидрохимическим показателям и определения динамики состояния в целом производится расчет индекса загрязненности вод (ИЗВ).
В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДКвр — Кi и повторяемости случаев превышения Нi, а также общий оценочный балл — Bi :
Ki=Ci/ПДКi ;
Hi=NПДКi/Ni ;
Bi=Ki·Hi,
где Сi — концентрация в воде i-го ингредиента;
ПДКi — предельно допустимая концентрация i-го
NПДКi — число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту;
Ni — общее число измерений i-го ингредиента.
Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды.
Также оценка качества воды и сравнение современного состояния водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса загрязнения воды по гидрохимическим показателям (ИЗВ). Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рассчитывается усреднением как минимум пяти индивидуальных показателей качества воды. Обязательны для учета следующие показатели: концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление кислорода БПК5
Классификация качества поверхностных вод по величине ИЗВ приведена в таблице 2.
Оценка состояния водных экосистем по гидробиологическим показателям проводится с помощью методов биоиндикации, основанных на изучении структуры гидробиоценозов и их отдельных компонентов. Классификация качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям приведена в таблице 3
Таблица 2
Классификация качества поверхностных вод
-
Класс качества воды
Величина ИЗВ
Характеристика качества
1
менее или равно 0,3
чистая
II
более 0,3-1,0
относительно чистая
III
более 1,0-2,5
умеренно загрязненная
IV
более 2,5-4,0
загрязненная
V
более 4,0-6,0
грязная
VI
более 6,0-10,0
очень грязная
VII
более 10,0
чрезвычайно грязная
Таблица 3
Классификация качества вод суши по гидробиологическим показателям
|
Класс качества |
Степень загрязнения |
Гидробиологические показатели |
||
|
фитоплактон, зоопланктон, фитоперифитон |
Макрозообентос |
|||
|
индекс сапробности по Пантле и Букку (в модификации Сладечека) |
отношение общей численности олигохет к общей численности донных организмов, %, (индекс Гуднайта -Уитлея) |
биотический индекс по Вудивиссу, баллы |
||
|
I |
Очень чистые |
менее 1,00 |
1 -20 |
10 |
|
II |
Чистые |
1,00-1,50 |
21 -35 |
7-9 |
|
III |
Умеренно |
1,51 -2,50 |
36-50 |
5-6 |
|
IV |
Загрязненные |
2,51 -3,50 |
51 -65 |
4 |
|
V |
Грязные |
3,51 -4,00 |
66-85 |
2-3 |
|
VI |
Очень грязные |
более 4,00 |
86-100 или макрозообентос отсутствует |
0-1 |
Примечание: Допускается оценивать класс воды и как промежуточный между вторым и третьим (II-III), третьим и четвертым (III-IV), четвертым и пятым (IV-V).
Почвы. В качестве критерия оценки используются показатели предельно допустимой концентрации (ПДК), или ориентировочно допустимой (ОДК) элементов-загрязнителей в почве и фоновые значения, характерные для почв региона исследований (табл. 4).
Оценка уровня химического загрязнения почв проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и гигиенических исследованиях окружающей среды.
Таблица 4
Фоновое содержание и ПДК (ОДК) определяемых ингредиентов в почве, (мг/кг)
|
Показатель |
SO4" |
NO3" |
Нефтепродукты |
Cd |
Zn |
Pb |
Си |
Ni |
Mn |
|
Фоновые значения |
45,1 |
38,4 |
|
0,35 |
17,0 |
8,2 |
3,8 |
3,8 |
191 |
|
ПДК (ОДК) |
160,0 |
130,0 |
50,0 |
2,0 |
220,0 |
32,0 |
132,0 |
80,0 |
1500 |
Примечание: Фоновые значения получены на сети фонового мониторинга РЦРКМ. Значения ПДК(ОДК) приведены для суглинистых нейтральных и близких к ним почв.
Такими показателями являются коэффициент концентрации химического элемента Кс и суммарный показатель загрязнения Zc .
Коэффициент концентрации определяется как отношение реального содержания элемента в почве С к фоновому Сф:
Кс=С/Сф.
Поскольку часто почвы загрязнены сразу несколькими элементами, то для них рассчитывают суммарный показатель загрязнения, отражающий эффект воздействия группы элементов:
где:
Ксi — коэффициент концентрации i-ого элемента в пробе;
n — число учитываемых элементов.
Суммарный показатель загрязнения может быть определен как для всех элементов в одной пробе, так и для участка территории.
Предельно допустимые концентрации веществ в воде водоемов для различных видов водопользования
|
Ингредиенты и показатели |
Размерность |
Лимитирующий показатель вредности |
Предельно допустимые концентрации по категориям водопользования |
||
|
хозяйст-венно-питьевая |
культурно-бытовая |
рыборазведение |
|||
|
|
|
|
|
|
зимой летом |
|
БПКполн. |
мг О2/л |
-”- |
3,0 |
6,0 |
3,0 |
|
Взвешенное вещество |
мг/л |
-”- |
0,25 |
0,75 |
0,75 |
|
Минерализация |
мг/л |
-”- |
1000 |
– |
1000 |
|
Хлориды |
мг/л |
Санитарно-ток-сикологический |
– |
350 |
300 |
|
Сульфаты |
мг/л |
-”- |
– |
500 |
100 |
|
Магний |
мг/л |
-”- |
– |
– |
40 |
|
Натрий |
мг/л |
-”- |
– |
– |
120 |
|
Калий |
мг/л |
Санитарно-ток-сикологический |
– |
– |
50 |
|
Кальций |
мг/л |
-”- |
– |
– |
180 |
|
Азот аммонийный |
мг N/л |
Токсиколо-гический |
1,0 |
1,0 |
0,39 |
|
Азот нитритный |
мг N/л |
-”- |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
|
Азот нитратный |
мг N/л |
-”- |
10,0 |
10,0 |
9,0 |
|
Фосфат общий |
мг P/л |
Экологический |
– |
– |
– |
|
Железо общее |
мг/л |
Органолеп-тический |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Медь |
мг/л |
Токсиколо-гический |
– |
– |
0,001 |
|
Цинк |
мг/л |
-”- |
– |
– |
0,01 |
|
Никель |
мг/л |
-”- |
– |
– |
0,01 |
|
Хром 6-валент-ный |
мг/л |
-”- |
– |
– |
0,001 |
|
Кобальт |
мг/л |
Токсиколо-гический |
– |
– |
0,01 |
|
Свинец |
мг/л |
-”- |
– |
– |
0,03 |
|
Мышьяк |
мг/л |
-”- |
– |
– |
0,05 |
|
Ртуть |
мг/л |
Санитарно-ток-сикологический |
– |
– |
0,0005 |
|
Кадмий |
мг/л |
Токсиколо-гический |
– |
– |
0,001 |
|
Фтор |
мг/л |
-”- |
– |
– |
0,75 |
|
Цианиды |
мг/л |
-”- |
– |
– |
0,05 |
|
Роданиды |
мг/л |
Санитарно-ток-сикологический |
– |
– |
0,1 |
|
Метилмеркаптаны |
мг/л |
Органолеп-тический |
– |
– |
0,0002 |
|
Бензол |
мг/л |
Токсиколо-гический |
– |
– |
0,5 |
|
Фурфурол |
мг/л |
Органолептическийй |
– |
– |
1,0 |
|
Формальдегид |
мг/л |
Санитарно-ток-сикологический |
– |
– |
0,05 |
|
Ксантогенат бутиловый |
мг/л |
Органолеп-тический |
– |
– |
0,001 |
|
Метанол |
мг/л |
Токсиколо-гический |
– |
– |
0,1 |
|
Фенолы |
мг/л |
Рыбохозяйст-венный |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
|
Нефтепродукты |
мг/л |
Рыбохозяйст-венный |
0,3 |
0,3 |
0,05 |
|
СПАВ |
мг/л |
Токсиколо-гический |
0,5 |
0,5 |
0,1 |
4,0