Файл: Крюкова С.В. Контроль загрязнения природной среды анализ данных загрязнения. Лабораторный практикум.pdf

6

Лабораторная работа №1

Исследование  суточных  рядов  концентрации  загрязняющих

веществ  (ЗВ)  на  территории  Санкт-Петербурга

Общие  сведения

Основные  загрязняющие  вещества

Диоксид  серы,  или  сернистый  ангидрид  (сернистый  газ). Сера

попадает в атмосферу в результате многих природных процессов, в том
числе испарения брызг морской воды, эмиссии газов при извержениях
вулканов и выделения биогенного сероводорода (Н

2

S). Наиболее широко

распространенное  соединение  серы  –  сернистый  ангидрид  (SO

2

)  –

бесцветный газ, образующийся при сгорании серосодержащих видов
топлива (в  первую  очередь угля и тяжелых фракций нефти), а также
при разных производственных процессах, например плавке сульфидных
руд. У человека этот газ, легко растворяясь в слизи гортани и трахеи, вы-
зывает

раздражение верхних дыхательных путей.

Постоянное  воздействие  сернистого  газа  может  вызвать  заболе-

вание дыхательной системы, напоминающее бронхит.

Оксид углерода, или угарный газ – очень ядовитый газ без цвета,

запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ис-
копаемого топлива и табака, при сжигании твердых отходов и частичном
анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа обра-
зуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате ра-
боты двигателей внутреннего сгорания автомобилей. В закрытом поме-
щении (например, в гараже), наполненном угарным газом, снижается
способность гемоглобина  эритроцитов переносить кислород, из-за чего
у человека замедляются реакции, ослабляется восприятие, появляются
головная боль, сонливость, тошнота. Под воздействием большого коли-
чества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже
наступить  смерть.

Взвешенные частицы, включающие пыль, сажу, пыльцу и споры

растений и пр., сильно различаются по размерам и составу. Они могут
либо непосредственно содержаться в воздушной среде, либо быть зак-
лючены в капельках, взвешенных в воздухе (аэрозоли). В целом за год
в атмосферу Земли поступает около 100 млн. т аэрозолей антропоген-
ного происхождения. Примерно 50 % частиц антропогенного происхож-

7

дения выбрасывается  в воздух из-за  неполного сгорания  топлива на
транспорте, заводах, фабриках и тепловых электростанциях. По данным
Всемирной организации здравоохранения, 70 % населения, живущего в
городах развивающихся стран, дышит сильно загрязнённым воздухом,
содержащим множество  аэрозолей.

Оксиды  азота. Оксид  (NO)  и  диоксид  (NO

2

)  азота  образуются

при сгорании топлива при очень высоких температурах (выше 650

о

С)

и избытке кислорода. В дальнейшем в атмосфере оксид азота окисля-
ется до газообразного диоксида красно-бурого цвета, который хорошо
заметен в атмосфере большинства крупных городов. Основными ис-
точниками диоксида азота в городах являются выхлопные газы автомо-
билей и выбросы теплоэлектростанций. Кроме того, диоксид азота об-
разуется при сжигании твердых отходов, так как этот процесс проис-
ходит при высоких температурах горения. В значительных концентра-
циях диоксид азота имеет резкий сладковатый запах, раздражает ниж-
ний отдел дыхательной системы, особенно легочную ткань, ухудшая тем
самым состояние людей, страдающих астмой, хроническими бронхита-
ми и эмфиземой легких. Диоксид азота повышает предрасположенность
к острым респираторным заболеваниям, например пневмонии.

Фотохимические окислители – озон (О

3

),  формальдегид являются

продуктами вторичного загрязнения атмосферы в результате химичес-
ких реакций под воздействием солнечной радиации. Озон образуется
при расщеплении либо молекулы кислорода (О

2

), либо диоксида азота

(NО

2

) с образованием атомарного кислорода (О), который затем присо-

единяется к другой молекуле кислорода. Хотя в стратосфере озон иг-
рает важную роль как защитный экран, поглощающий коротковолновую
ультрафиолетовую радиацию, в тропосфере он как сильный окислитель
разрушает  растения,  строительные  материалы,  резину  и  пластмассу.
Озон имеет характерный запах, служащий признаком фотохимического
смога. Вдыхание его человеком вызывает кашель, боль в груди, учащён-
ное дыхание и раздражение глаз, носовой полости и гортани. Воздейст-
вие озона приводит также к ухудшению состояния больных хроничес-
кими астмой, бронхитами, эмфиземой легких и страдающих сердечно-
сосудистыми  заболеваниями.

Аммиак – бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворяется

в воде, спирте и ряде других органических растворителей. Синтезируют
из азота и водорода. В природе образуется при разложении азотсодер-
жащих органических соединений.

8

Основными источниками выделения аммиака являются предпри-

ятия по производству азотной кислоты и солей аммония, холодильные
установки, коксохимические заводы и животноводческие фермы.

Аммиак – токсичный газ. При повышении концентрации в 100 раз

(до 0,05 мг/л) проявляется раздражающее действие на слизистую обо-
лочку глаз и верхних дыхательных путей, возможна даже рефлекторная
остановка дыхания. Отравление аммиаком вызывает также сильное воз-
буждение, вплоть до буйного бреда, а последствия могут быть весьма
тяжелыми – до снижения интеллекта и изменения личности.

Хроническое воздействие сублетальных доз аммиака приводит к ве-

гетативным расстройствам, повышению возбудимости  парасимпати-
ческого отдела нервной системы, жалобы на слабость, недомогание, нас-
морк, кашель, боли в груди.

Нормативы  загрязнения  атмосферного  воздуха

Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха яв-

ляется зависимость воздействия загрязняющих веществ, присутствую-
щих  в воздухе,  на здоровье населения не  только  от  значения их  кон-
центраций, но и от продолжительности временного интервала, в течение
которого человек дышит данным воздухом. Поэтому в Российской Фе-
дерации, как и во всем мире, для загрязняющих веществ, как правило,
установлены 2 норматива:

•  норматив,  рассчитанный  на  короткий  период  воздействия  заг-

рязняющих веществ. Данный норматив называется «предельно допус-
тимые максимально – разовые концентрации»,

• норматив, рассчитанный на более продолжительный период воз-

действия (8 часов, сутки, по некоторым веществам год). В Российской
Федерации  данный  норматив  устанавливается  для  24  часов  и  назы-
вается  «предельно  допустимые  среднесуточные  концентрации».

ПДК –  предельная допустимая  концентрация загрязняющего  ве-

щества в атмосферном воздухе – концентрация, не оказывающая в те-
чение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия
на  настоящее  или  будущее  поколение,  не  снижающая  работоспособ-
ности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых
условий жизни. Величины ПДК приведены в мг/м

3

 (ГН 2.1.6.695-98).

ПДК

МР

 –  предельно  допустимая  максимальная  разовая  концен-

трация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м

3

. Эта

9

концентрация при вдыхании в течение 20–30 мин не должна вызывать
рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК

СС

 – предельно допустимая среднесуточная концентрация хи-

мического вещества в воздухе населенных мест, мг/м

3

. Эта концентра-

ция не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного
воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.

В табл. 2 представлены предельно допустимые концентрации заг-

рязняющих веществ в РФ.

Класс опасности – показатель, характеризующий степень опасно-

сти для человека веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Веще-
ства делятся  на следующие  классы опасности:

•  1 класс – чрезвычайно опасные;
•  2 класс – высоко опасные;
•  3 класс – опасные;
•  4 класс – умеренно опасные.

Цель  работы

Исследовать суточную динамику концентрации загрязняющих ве-

ществ в Санкт-Петербурге на станции наблюдения №4, находящейся
по адресу Малоохтинский пр., д.98, в разные времена года.

Исходные  данные

Вариант работы задается преподавателем индивидуально.

Таблица  2

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в РФ

N

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Вещество

Оксид углерода
  Диоксид азота

  Оксид азота

  Диоксид серы

  Аммиак

  Озон

  Взвешенные вещества

Класс

опасности

4
2
3
3
4
1
3

ПДК

МР

, мг/м

3

5

0,2
0,4
0,5
0,2

0,16

0,5

ПДК

СС

, мг/м

3

3

0,04
0,06
0,05
0,04
0,03
0,15

10

Задание

1. Построить графики изменения концентраций всех имеющихся

загрязняющих веществ за заданные дни, определить наличие суточного
хода.

2.  Сопоставить  полученные  графические  данные  со  среднесу-

точной  ПДК для каждого из загрязняющих веществ. Для этого необхо-
димо нанести на график значение ПДК

СС

 в виде горизонтальной линии.

3. Сравнить максимальные значения концентраций каждого заг-

рязняющего  вещества с  соответствующими значениями  ПДК

МР

.

4.  Проанализировать полученные данные, принимая во внимание

адрес расположения станции, время суток, день недели, время года.