К нормативам платы Федеральным законом от 23 декабря 2003 г. № 186-ФЗ установлен коэффициент индексации платы равный 1,1.

 

Таблица 2.2 Нормативы платежей за выбросы загрязняющих ве­ществ в атмосферный воздух от передвижных ис­точников

 

Виды топлива	Нормативы платежей за выбросы загрязняющих веществ образующихся от сжигания 1т топлива, р.
Дизельное	2,5
Бензин этилированный	2,2
Бензин неэтилированный	1,3
Керосин	2,5
Моторное топливо	1,4

 

КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА

 

Кислород, самый распространенный элемент, без которого не­возможна жизнь на Земле. Он составляет 47,2% от массы земной ко­ры в виде оксидов металлов и неметаллов. Его содержание в возду­хе составляет 20,95% по объему или 1,2∙10⁵ т. В воде морей и океанов растворено от 2,7 до 10,9 млн. м³ кислорода.

Единственный процесс, который приводит к продуцированию кислорода - это фотосинтез его растениями-продуцентами (≈ 3∙10¹¹ т/год). Однако расход О₂ на техногенную деятельность человека очень велик: на сжигание топлива используют до 15 млрд. т, на окисление металлов - 135 млн. т. При увеличении сжигания топлива на 5% ежегодно через 150 - 200 лет содержание свободного кисло­рода может снизиться до критического для живых организмов преде­ла.

Очень важное значение для всего живого на Земле имеет озон- аллотропное видоизменение кислорода (О₃). Благодаря существованию на высоте 12-14 км озонового слоя к поверхности Земли не проникают губительные для жизни организмов ультрафиолетовые лучи. Они поглощаются озоновым слоем;

При промышленных выбросах в атмосферу оксидов азота и хлорфторуглеродов, которые катализируют реакцию разрушения озона

О^- + О₃ = 2О₂,

скорость ее резко возрастает и концентрация озона уменьшается, таким образом уменьшается защитный слой озона в стратосфере.

Информацию о толщине (концентрации) этого слоя можно получить, используя спектральные методы. При этом используют зависимость интенсивности почернений линий спектра от концентрации озона, которая выражается эмпирической формулой Ломакина-Шейбе:

I = а∙С^в,

где а и в - коэффициенты, не зависящие от концентрации С.

Это линейная зависимость в координатах ln I = f (lnС):

ln I = lnа + в∙lnС.

В простейшем случае в = 1 и тогда I = а∙С.

Для этого строим калибровочную кривую, используя искусствен­но приготовленные пробы с различной концентрацией озона (макси­мальная концентрация О₃ в стратосфере составляет ~ 0,5 ррm - 0,5 объема О₃ на миллион). Принимая максимальную степень почернения линий характеристического спектра за 100%, строим калибровочный график по данным спектрального анализа проб.

I,%....0 20 40 60 80 100

С,ррm... 0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50

Снимая спектр озона в стратосфере, можно судить о состоянии озонового слоя и о прохождении ультрафиолетовых лучей к поверх­ности Земли. Например: обработка фотоснимка показала, что интенсивность почернений линий спектра равна 50%. Это, согласно калибровочному графику, указывает на уменьшение концентрации озо на в два раза и, соответственно, такой слой уже пропускает ультрафиолетовые лучи.

Большое значение, как лимитирующий факторводной экосистемы, имеет концентрация растворенного в воде кислорода. При ее уменьшении останавливается развитие или прекращают свое существование популяции, живущие в этой экосистеме. Информацию о ка­честве воды дают такие общепринятые параметры:

БПКполн - биологическая потребность вкислороде;

ХПК - химическое потребление кислорода;

СА - суммарное содержание азота.

Это значит, что если в водную экосистему произошел сброс стоков с биологически или химически активными веществами, потребляющими кислород, то в ней уменьшится концентрация кислорода. В зависи­мости от состояния водной экосистемы существует допустимый сброс загрязняющих веществ, не приводящий к гибели водных популяций, на которые предприятия платят штраф на проведение мероприятий по его очистке. При превышении предельно допустимого сброса оплата (штраф) существенно увеличивается.

Например: сыроваренный завод сбрасывает сточные воды в количестве 400 м³/сутки с предельно допустимым БПК_Полн = 40 мг/л. Норматив платежей за сброс 1 т загрязняющего вещества, не превышающий предель­но допустимый сброс, составляет 146 р., за превышение предельно допустимого сброса - 774 р./т. Определить платежи предприятия за квартал, если в этот период из-за неработающей системы очистки БПКполн составлял 100 мг/л.

Расчет ущерба окружающей среде проводится по формуле:

У =m₁∙n∙С_ПДС + m₂∙n∙Сппс,

где У - экологический ущерб (штраф предприятия), р.;

m₁ - масса загрязняющего вещества при предельно допустимом сбросе (ПДС), т;

m₂ - масса загрязняющего вещества при превышении предельно допустимого сброса (ППС), т;

n - количество дней работы завода;

Спдс - нормативные платежи за 1т загрязненийпри ПДС;

Сппс - нормативные платежи за 1т загрязнений при ППС.

При попадании в водную экосистему нитратови нитритоврезко возрастает численность и рост сине-зеленых водорослей. При уве­личении расхода кислорода на их аэробное дыхание уменьшается ко­личество растворенного кислорода, необходимого дляразвития дру­гих популяций экосистемы. Плата за сброс таких сточных вод определяется так же, как и в предыдущем примере. Нормативы платежей представлены в табл. 2.3.

 

Таблица 2.3. Нормативы платежей за сброс загрязняющих веществ в водные объекты

 

Название загрязняющих веществ	Нормативы платежей за сброс 1т загрязняющих веществ, р.
ПДС	ППС
Азот аммонийный Нитрит-ионы Нитрат-ионы	6,9	34,5

 

КРУГОВОРОТЫ АЗОТА И СЕРЫ

 

Человечество долго не осознавало ту большую опасность, кото­рая возникла в результате индустриального бума в XX веке. Посто­янная потребность в источниках энергии (электростанции, котель­ные, двигатели внутреннего сгорания) вошла в противоречие с эко­логической ситуацией - антропогенное вмешательство в природные круговороты привело к появлению такого глобального процесса, как "кислотные дожди".

Кислотные дождив первую очередь действуют на листву, при этом важным показателем является рH дождя или тумана (например, уже при рН = 2 растения подвергаются значительным повреждениям). В случае действия кислотных дождей на почвенную систему важнее общее количествовыпавших осадков, которое способствует закислению почвы, усиливает коррозию и выветривание материалов, опреде­ляет скорость ионообменных процессов. В водных экосистемах вода находится в равновесии с окружающим воздухом, насыщенным углекислым газом, что приводит к образованию угольной кислоты с рН = 5,6. Это состояние можно считать исходным для определения кис­лотности природной воды.При рН = 5,4 отмечается интенсивное развитие зеленыхводорослей. Однако при дальнейшем закислении(рН = 5) обильно развиваются сине-зеленые водоросли, вытесняющие водоросли других типов, резко снижается популяция рыб и при рH < 5 поддержание их популяции становится практически невозможно.

 

2.4. Нормативные платежи за выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников

 

Наименование загрязняющих веществ	Нормативы платежей завыброс 1т, р.
Предельно допустимый выброс	Превышение предельно допустимого выброса
Оксиды авота (NOх) Ангидрид серный (SO3) Ангидрид сернистый (SO2) Озон	52 21 68,3	341,5

 

Промышленные выбросы в атмосферу значительно превышают предельно-допустимые концентрации, особенно в больших городах, где уровни загрязнений во много раз выше. По данным ВОЗ, 80% всех болезней обусловлены экологической напряженностью. Финансовый ущерб в России от потери трудоспособности ежегодно исчисляется миллиардами рублей.

Нормативные платежи раз­личны при норме предельно допустимого выброса и превышении этой нормы (табл. 2.4).

 

Таблица 2.5. Предельно-допустимые концентрации для воздушной среды населенных мест

 

Вещество	ПДК, мг/м^3
Максимальная разовая	Среднесуточная
Диоксид азота	0,085	0,085
Аммиак	0,20	0,20
Серная кислота	0,30	0,10
Диоксид серы	0,50	0,05
Оксид углерода	3,00	1,00
Сажа (копоть)	0,15	0,05
Пыль нетоксичная	0,50	0,15

 

Порядок нормирования выбросов (сбросов) устанавливается в соответствии с "Инструкцией по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты", утвержденной в 1989 году, "Рекомендациями по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу (ПДВ) для предприятий" выпущенными в 1989 году и "Методикой расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами", рекомендованной в 1991 году.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) для воздушной среды населенных мест приведены в табл. 2.5.

Частично ущерб природе от кислотных дождейможно учесть в виде затрат производителя на возвращение почве плодородия. Нап­ример,если после кислотного дождя рН почвы составил 4,4, то для доведения почвы, занятой под производство сельхозпродукции, до нормальной рН требуется известкование.Оценку ущерба проводят по уравнению:

У = S∙ Д ∙С

где У – ущерб, р;

S - площадь поля, м²;

Д - количество извести (СаО), кг/м²; принимается, что доза 0,05 кг СаО изменяет рН почвы на 0,1 единицы;

С - стоимость 1кг СаО (0,50 руб/кг в ценах 1991 г.).

Ущерб от загрязнения воздушнойсреде состоит из двух видов платежей: 1) за выбросы в пределах ПДК (ПДВ)и 2) за выбросы, превышающие ПДК (ППВ).Например,тепловая электростанция содер­жит в выхлопных газах следующие загрязняющие вещества: оксиды азота с концентрацией 0,200 мг/м³ и диоксид серы с концентрацией 0,300 мг/м³. Объем выхлопных газов составляет 500 тыс. м³/ч. Оценку экологического ущерба за расчетное время работы станции проводят по уравнению:

У = m_пдв∙n∙C_пдв + m_ппв∙n∙С_ппв,

где У - ущерб, нанесенный природе от выброса каждого компонен­та загрязнений, р.;

m_пдв - масса загрязнителя впределах ПДВ (равная ПДК), т;

m_ППВ - масса загрязнителя, превышающая ПДВ (разность между реальным выбросом и m_пдв), т;

п - количество дней работы станции;

С _пдв - платежи за выбросы в пределах ПДК (ПДВ), р.;

С_ппв - платежи за выбросы, превышающие ПДК (ППВ), р.

Расчетпроводят по каждому компоненту загрязнений и после суммирования определяют плату за экологический ущерб предприятия.

 

КРУГОВОРОТ ФОСФОРА

 

Фосфор, главным образом в виде фосфат-ионов (РО₄^3- и НРО₄^-), является важнейшим питательным элементом как для растений, так и для животных. Он входит в состав молекул ДНК, несущих генетичес­кую информацию; молекул АТФ и АДФ, в которых запасается необхо­димая для организмов химическая энергия, используемая при кле­точном дыхании; молекул жиров, образующих клеточные мембраны в растительных и животных клетках; а также веществ, входящих в состав костей и зубов животных.

Таблица 2.6. Нормативы платежей за сброс загрязняющих ве­ществ в водные объекты и на рельеф местности

 

Наименование   загрязняющих веществ	Нормативы платежей за сброс 1т загрязняющих веществ, р.
Предельно допустимый сброс	Превышение предельно допустимого сброса
ОП-7 полиэтиленгликолевые эфиры моно - и диалкилфенолов
ОП-10 смесь моно - и диалкилфеноловых эфиров полиэтиленгликоля
Фосфаты (по фосфору)
Аммиак (по азоту)
Взвешенные вещества (к фону)

В этом круговороте осадочного типафосфор медленно переме­щается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океани­ческих осадков к живым организмам и затем обратно.

Животные получают необходимый им фосфор, поедая растения или растительноядных животных. Значительная часть этого фосфора в виде экскрементов животных и продуктов разложения мертвых жи­вотных и растений возвращаются в почву, в реки и на дно океана в виде нерастворимых фосфатных осадочных пород.

Вмешательство человека в круговорот фосфора сводится, в ос­новном, к двум вариантам:

- добыча больших количеств фосфатных руд для производства минеральных удобрений и моющих средств;

- увеличение избытка фосфат-ионов в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей фосфатных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых стоков. Как и в случае с нитрат-иона­ми и ионами аммония, избыток этих питательных веществ способствует "взрывному" росту сине-зеленых водорослей и других водных растений, что нарушает жизненное равновесие в водных экосистемах. Плата за ущерб, нанесенный водным экосистемам, проводится согласно нормативам платежей за сброс загрязняющих веществ в водные объекты и на рельеф местности.

Плата проводится раздельно за предельно допустимый сброс загрязняющих веществ (ПДС) и за его превышение (ППС) по уравне­нию:

У = m_пдс∙n∙C_пдс + m_ппс∙n∙С_ппс

где m_пдс и m_ппс- соответственно масса допустимого сброса загрязнений и превышающая допустимый сброс, т;

п - количество дней работы предприятия;

У - плата за ущерб, р.

Примером может быть оценка экологического ущерба предприятия, имеющего в сточных водах моющие средства. Рассчитывается масса моющего - средства и, определив m_пдс из расчета предель­но допустимой концентрации С - 0,05 мг/л вычисляется m_ппс. Ис­пользуя данные таблицы нормативных платежей и время работы предприятия, вычисляется ущерб У.

Если разрешение на сброс загрязняющих веществ от природоох­ранных органов не было получено и не оформлено соответствующим образом, то вся масса загрязняющих веществ рассматривается как превышающая допустимый сброс. Например: определить экологический ущерб за смыв дождями в водную экосистему 20 т фосфорных удобре­ний (в пересчете на Р) в результате плохого их хранения.

Расчет проводится по уравнению:

У = m∙С_ппс.

МИГРАЦИОННЫЕ ЦИКЛЫ

 

Около 30 элементов, и их соединений, необходимых для жизни в небольших или незначительных количествах, называют питательными микроэлементами.Это железо, медь, цинк, хлор, йод и прочие. Они в небольших количествах участвуют во всех круговоротах.

Появление гигантских свалок, полигонов, шламонакопителей, золоотвалов, сброс загрязненных сточных вод и др. привело к то­му, что вклад антропогенной деятельности имеет один порядок с природной миграцией или, в некоторых случаях, значительно превы­шает последний. Это, согласно третьему закону экологии,влечет за собой непредсказуемые последствия для всех биотических (жи­вых) компонентов экосистем, в том числе и людей.

 

Таблица 2.7. Состав загрязнений, ПДС и нормативные платежи за сброс сточных вод гальванического производ­ства

 

Вещество	Концентрация загрязнителей, мг/л	ПДС, мг/л	Нормативная плата, р./т
Cпдс	Сппс
Fе (общ)		2,20
Сг^6+		0,008
Cd^2+	1,0	0,04
Zn^2+	7,5	0,006
Ni^2+	4,0	0,02
Сu^2+	1,0	0,009
ПАВ	-	0,05

 

Одним из примеров такого загрязнения может служить сброс тяжелых металлов в процессах нанесения гальванических покрытий. Такие участки или цеха имеют практически все предприятия. Состав этих загрязнений, предельно допустимые концентрации сброса (ПДС) и нормативные платежи представлены в табл. 2.7.

Рассчитав экологический ущерб, наносимый водной. экосистеме, по уравнению

у = m_пдс∙n_∙ Спдс + m_ппс∙n_∙Сппс

можно оценить прибыль предприятия, равную разности нормативных платежей за сброс загрязненных сточных вод и сточных вод с нор­мами ПДСв случае постройки очистной установки.

 

КРУГОВОРОТ ВОДЫ

В этом процессе происходит очистка, накопление и перераспределениепланетарного запаса воды. Солнечная энергия и земное притяжение непрерывно перемещают воду между океанами, атмосферой, сушей и живыми организмами. Важнейшими процессами этого круговорота являются испарение, конденсация ларов, осадки (дождь, град, снег) и сток воды с суши в моря и океаны для возобновления цикла. Это вызывает эрозию почв, которая приводит к миграции различных химических веществ в рамках других биогеохи­мических циклов.

Значительная часть возвращающейся на сушу воды просачивается глубоко в грунт. Там происходит накопление грунтовых вод в водоносных горизонтах - подземных резервуарах, расположенных как внутри, так и между различными формациями горных пород. Подземные источники и водотоки в итоге возвращают воду на поверхность суши и в реки, озера, ручьи - откуда она вновь испаряется или стекает в океан. Циркуляция подземных вод происходит несравненно медленнее, чем циркуляция поверхностных и атмосферных вод.

Человек вмешивается в круговорот воды двумя способами:

1. Забор больших количеств пресной воды из рек, озер и во­доносных горизонтов. В густозаселенных или интенсивно орошаемых районах водозабор привел к истощению запасов грунтовых вод или к вторжению океанической соленой воды в подземные водоносные горизонты.

2. Сведение растительного покрова суши в интересах развития сельского хозяйства, при добыче полезных ископаемых, строительстве дорог, жилья и других видов деятельности. Это приводит к уменьшению просачивания поверхностных вод под землю, что сокращает пополнение запасов грунтовых вод, увеличивает риск наводнений и повышает интенсивность поверхностного стока, тем самым усиливая эрозию почв.

Несмотря на то, что за пользование пресной водой установлена плата (1,5 к./м³ в ценах 1991г.), ее использование на техни­ческие нужды непрерывно увеличивается. Многие предприятия могли бы значительно сократить расходы и снизить нагрузку на окружающую среду, если бы ввели в технологические процессы внутренние водооборотные циклы. Экономический эффект от внедрения этого процесса можно рассчитать на примере эксплуатации очистной установки сточных вод гальванопроизводства с водооборотным циклом (данные для расчета представлены в табл. 2.7). При таком процессе экономический и экологический эффект получается в результате отсутствия платежей за водозабор, а также за прекращение сброса сточных вод.

 

3. ВОПРОСЫ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ И КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ ПО КУРСУ "ЭКОЛОГИЯ"

 

1. Предмет, цели и объекты, изучаемые экологией. Методы экологических исследований.

2. Понятие о популяции. Что отражают статистические и динамические показатели популяциии? Какие экологические причины вызывают саморегуляцию плотности популяции.

3. Какие причины вызывают рост численности популяции по экспоненте и по логистической кривой? Проанализируйте экспоненциальный рост населения на нашей планете. По какому уравнению рассчитывают время удвоения численности населения?

4. Какие глобальные, социальные, экономические и экологические проблемы возникли в связи с ростом народонаселения?

5. Проанализируйте демографические пирамиды в развитых и развивающихся странах. Что может произойти с человеческой популяцией, если ее численность достигнет предельной биологической емкости (12 — 15 млрд человек)?

6. Какими факторами ограничен рост человеческой популяции?