Загрязнители и схемы загрязнений эко-сфер.

Загрязнение вызывается как антропогенными, так и естественными факторами, которые вызываются, чаще всего, катастрофическими явлениями (наводнение, цунами, извержение вулканов и т.п.). Антропогенные (техногенные) вызываются деятельностью людей: промышленность, сельское хозяйство, транспорт, городское коммунальное хозяйство.

По типу происхождения они делятся на:

-механические (различные примеси в воздухе, воде, грунте, космосе);

- химические (различные искусственные химические вещества – жидкие, твердые, газообразные – которые образовываются вследствие химических реакций технологических процессов). Поступая в биосферу, они нарушают установленные природой процессы круговорота веществ;

- физические: тепловые, электрические, радиоактивные, световые, шумы, вибрации;

- биологическое – появление в эко-системе видов животных и растений, чутких данной среде;

- биотические – распространение определенных биогенных веществ на территории, где они раньше не наблюдались;

- микробиологические – появление большого количества микроорганизмов в ОС, вызванное их размножением в результате хозяйственной деятельности человека, а также приобретение микроорганизмами патогенных свойств;

По масштабам воздействия на окружающую среду:

- локальные;

- региональные;

- глобальные.

Первичным является локальное загрязнение в том случае, если скорость процессов загрязнения превышает скорость естественного очищения. Локальное переходит в региональное, и далее в глобальное загрязнение.

 

 

Структура формирования загрязнений природной среды

	Е С Т Е С Т В Е Н Н Ы Е				П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е

С,N,P

 

Рис.1

 

Рис.1 Схема загрязнения атмосферы и круговорот вещ-в в атмосфере

 

 

 

микроорганизмы

атмосферные с загрязнителями

 

Рис.2 Схема загрязнений гидросферы

 

 

 

 

 

Рис. 3 Схема загрязнения верхних слоев литосферы

 

 

 

1- Обще-соматические; приводят к отравлению всего организма (оксиды углерода, цианистые соединения и т.д.)

2- Раздражающие; приводят к раздражению дыхательных путей и слизистой оболочки (хлор, аммиак, SO₃ и т.д.)

3- Сенсибилизирующие – как аллергены (растворители, лаки и другие)

4- Канцерогенные; приводят к появлению раковой опухоли (асбест, радон и другие)

5- Мутагенные; способствуют изменению наследственной информации (свинец и другие)

Рис. 4 Антропогенные загрязнения биосферы

 

14.02.12

Основными источниками антропогенного загрязнения ОПС являются промышленность, сельское и коммунальное хозяйство. Среди загрязняющих промышленных объектов наибольший взнос делают предприятия энергетической отрасли (ТЭЦ, АЭС, ГЭС), котельные;

- промышленные объекты металлургической, нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности;

- горная, горно-обогатительная промышленность;

- цементные и другие заводы строительной индустрии;

- автомобильный, воздушный, морской, речной, железнодорожный виды транспорта;

- военно-промышленный комплекс и др.

Энергетика, металлургия и автотранспорт создают около 85% всех загрязнений, а металлургическая промышленность – около 35% всех загрязнений атмосферы и природных вод. В результате сгорания добываемого топлива, в частности, угля, образуются различные вредные для здоровья вещества – диоксиды, хлор, углеводороды, которые имеют канцерогенные и мутагенные свойства. Огромные площади плодородных земель занимают шламонакопители, свалки, терриконы и отвалы породы.

Значительными загрязнителями являются ЖКХ. Ежегодный объем бытового мусора составляет около 40 млн м³, который складируется на 656 городских свалках и на четырех мусора-сжигающих заводах.

Загрязнение атмосферы происходит как от деятельности людей, а также физиологической жизни людей и животных в сверхнормативных количествах. В то же время, загрязнение атмосферы происходит и природным путем – вулканические газы, споры грибов, микроорганизмы, пыльца растений и др.

 

Таблица. Виды и источники загрязнения атмосферы.

Загрязняющее вещество	Химическая формула	Источники загрязнений
Соединения углерода (50%)	CO, CO₂	Вулканы, дыхание ЖО, сжигание всех видов топлива, биоокисление
Углеводороды	CH₄, CmHn, CHCl и др. диоксиды	Вулканы, бактерии, растения, сжигание топлива и мусора, химическая и др. промышленность
Соединения серы (16%)	SO₂, SO₃	Те же
Оксиды азота (14%)	NO, NO₂, N₂O, N₂O₂ и др.	Бактерии, вулканы, грозы, сжигание
Аэрозоли (5%)	Сажа, пыль, соли	Коксохим., металл., пожары, эрозия, вулканы, соли из морской воды
Радиоактивные вещества	Cs, St, Pa и др.	Ядерная промышленность, АЭС, ядерные испытания, военная техника
Тяжелые металлы и минеральные соединения	Cu, Pb, Zn и др.	Вулканы, метеориты, промышленность, двигатели внутреннего сгорания, и др.
Органические соединения		Сельское хозяйство, пищевая и химическая промышленность, сжигание отходов и топлива

 

Основными вредными примесями пирогенного (от сжигания) происхождения являются:

- Оксиды углерода (CO), полученные при не полном сгорании углеродистых веществ. Последствия – интоксикация всего организма. При горении CO окисляется до CO₂, которое способствует парниковому эффекту.

- Сернистый ангидрид (SO₂) – выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива (уголь, нефть),в процессе переработки сернистых руд (FeS₂), при горении терриконов, выпалке цветных металлов.

- Серный ангидрид (SO₃) – образуется при окислении SO₂. Конечный продукт реакции – аэрозоль или раствор кислоты H₂SO₄ в дождевой воде. Подкисляет почву и воду (кислотные дожди), обостряет заболевания верхних дыхательных путей.

- Сероводород и сероуглерод (H₂S и SC₂) – выбрасываются отдельно или с другими соединениями серы, нефтеперерабатывающими и коксохимическими, а также при производстве искусственного волокна, сахара и др. Характерный признак – резкий неприятный, раздражающий запах и высокая токсичность (в 100 раз более токсичны, чем SO₃). Образуются в природе в результате деятельности вулканов, а также серо-продуцирующих бактерий. В атмосфере H₂S медленно окисляется до SO₃.

2O₂+ H₂S→ SO₃+H₂O

-Соединения азота. Источники – предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту, анилиновые красители и др.

(20.02.12)

- Соединения фтора. Источник – предприятие по производству алюминия, стекла, эмали, керамики; металлургические предприятия, которые используют плавиковый шпат при выплавке стали. В воздухе находится в виде газообразного соединения HF и пыли CaF₂. Чрезвычайно токсичны, а производные фтора являются сильными инсекицидами (к ним чувствительны насекомые). Излишки фтора накапливаются в растениях, переходят в организм животных, приводят к быстрой порче зубов, костей и т.п. Соединения фтора являются разрушителями озонового слоя.

- Соединения хлора (Cl): поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, хлорную известь (CaCl₂), соду и др. Встречается в виде паров HCl и молекул. В цветной металлургии в окружающую среду выбрасываются соединения свинца, цинка, ртути.

- Тяжелые металлы: медь, никель, хром и другие

Гигиеническая регламентация вредных веществ в окружающей среде:

Для оценки уровня загрязнений необходимо определить предельные значения их содержания, при которых эти вещества не оказывают негативное влияние на организм человека, растения, животных, на ландшафт в целом, или на те или иные технологические процессы, на техническое сооружение и т.д.

Наиболее разработанным является вопрос о действии химических загрязнений. Способность химических веществ вызывать нарушения жизнедеятельности организма называется токсичностью. Оценка токсичности основана на измерениях, в результате которых изучается зависимость между количеством ядовитого вещества, содержащегося в конкретной среде (воздухе, воде, почве и др.) или поступающего в организм и реакцией последнего в виде острого, подострого, хронического или иного отдаленного эффекта. При этом необходимо учитывать также пути поступления вещества в организм, продолжительность его воздействия, состояние самого организма и состояние окружающей среды.

Гигиеническая регламентация ЗВ в природных средах заключается в установлении предельно-допустимых концентраций ПДК. ПДК – количество вредного вещества в той или иной природной среде (воде, воздухе, почве и др.), отнесенное к массе или объему ее конкретного компонента, который при постоянном контакте или воздействии в определенный промежуток времени практически не оказывает влияние и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.

Нормирование загрязняющих веществ в воздухе

Различают максимально-разовую ПДКмр и средне-суточную концентрацию ПДКсс загрязняющих веществ. Максимально-разовая концентрация определяется за 20 минут, т.е. пробы берутся за этот промежуток несколько раз. Среднесуточные концентрации определяют в течение суток, пробы берутся 4 раза или ежечасно. Усредненное значение концентрации сравнивают с ПДК.

Для рабочей зоны устанавливается ПДКрз. Рабочая зона – пространство на высоте 2 м от пола. Для территории предприятия принимается еще один вариант – 0,3 ПДКрз, т.е. требуется более высокое качество воздуха.

Максимально-разовое для курортного города ПДК=0,8ПДКмр

Максимально-разовая ПДКмр

Средне-суточное ПДКсс

В атмосферном воздухе населенного пункта ПДКнп

Максимально-разовая на территории предприятия ПДКт.п.=0,3 ПДКрз

ПДКрз в рабочей зоне максимально-разовое

ПДК

 

Для некоторых видов загрязняющих веществ ПДК не определены. Для таких веществ вводится ОБУВ – ориентировочно-безопасные уровни воздействия, которые, чаще всего, определяются расчетным путем.

Загрязняющие вещества различаются по степени вредности, т.е. их относят к разным классам опасности. В связи с этим индекс загрязнения атмосферного воздуха рассчитывается по сумме нормированных концентраций, приведенных к концентрации веществ 3-го класса опасности. Различают 4 класса опасности. Наиболее опасны вещества первого класса.

Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах (реки, озера, моря и т.д.):

При превышении ПДК загрязняющих веществ вода становится непригодной для 1-го или нескольких видов водопользования. Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам в створе, заложенном на водотоках на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования.

 

 

Створ сброса

Т₁ – точка сброса; Т₂ – точка контроля; Т₃ – пункт водопользования (хозяйственно-питьевое водоснабжение, территория населенного пункта, место купания и др.).

Для непроточных водоемов – в радиусе 1 км от пункта водопользования.

Для водоемов также установлено раздельное нормирование величины ПДК в зависимости от категории водопользования:

І – использование для нужд населения

А – хозяйственно-питьевая и пищевая промышленность

Б – культурно-бытовые (купание, спорт, отдых)

ІІ – использование для целей рыбного хазяйства.

Существенно-важным является разные способы действия на организмы: при попадании внутрь, при контактном воздействии, влияние на органы чувств. В данном случае вводится лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), который отражает приоритетность требований качества воды. В водных объектах культурно-бытового назначения приоритетными являются обще-санитарные и органо-липтические лимиты хозяйственно-питьевого-санитарно-токсикологические.

 

Нормирование загрязняющих веществ в почве:

Осуществляется по трем направлениям

- Содержание ядохимикатов в корнеобитаемом слое почвы на сельско-хозяйственных угодиях.

- Накопление токсичных веществ на территории предприятия.

- Загрязненность почвы в жилых районах.

 

21.02.12

Уровень накопления оксидов на территории предприятия обычно устанавливается по двум показателям:

- предельному количеству токсичных промышленных отходов на территории предприятия;

- предельному содержанию токсичных соединений в промышленных отходах.

Предельное количество отходов на территории предприятия – это такое их количество, которое можно разместить при условии, что возможное накопление вредных веществ в воздухе не превысит 30% ПДК рабочей зоны.

Предельное количество отходов определяют путем измерения содержания токсичных веществ в воздухе (с учетом эффекта суммации), получением средневзвешенной концентрации и делением её на соответствующее значение 0,3ПДКрз.

Если C/0,3ПДКрз >1, то количество на территории отходов является предельным и они должны быть немедленно удалены.

Предельное содержание токсичных соединений в отходах определяет класс опасности этих отходов.

ПДК загрязняющих веществ для растений и животных отличается от ПДК для человека.

 

ПДК, мг/м³

Наименование	Для растений	Для дерев. пород	Для человека
ПДКмр	ПДКмр	ПДКсс
SO₂	0,02	0,03	0,015	0,5
Cl₂	0,25	0,025	0,015	0,1
H₂S	0,02	0,008	0,008	0,008
Пыль, цемент	-	0,2	0,05	0,5

 

Нормирование загрязняющих веществ в пищевых продуктах:

Основной показатель – допустимое остаточное количество (ДОК) вредного вещества в продуктах питания или в урожае в период его сбора. Выражается в г, мг / 1 кг кормовых или пищевых продуктов.

Учет эффекта суммации при нормировании загрязнений. Совместное присутствие в воздухе или воде различных загрязняющих веществ порождает в некоторых случаях эффект усиления их действия, во-первых, из-за сходства токсического действия ряда веществ, во-вторых, из-за взаимного усиления (синергетический эффект) действия разных веществ. Например:

SO₂+NO₂; SO₂+NO₂+пыль;

Для учета эффекта суммации используют формулу:

С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ + … + Сn/ПДКn ≤1

Эффекты суммации учитываются и для водных объектов.

Типы экологических ситуаций

Экологические ситуации (ЭС) могут различаться по следующим характеристикам:

- набору проблем;

- типу техногенных перестроек;

- ведущим факторам формирования;

- типу условий;

- масштабам проявления;

- времени существования;

- месту приложения;

- уровню остроты проявления.

Другой подход типизации ЭС основан на разграничении экологических объектов по типу организаций. На этой основе можно различать экологические ситуации в природной среде, в природно-технической, технической и социальной средах. Каждый из этих типов может быть разделен на подтипы. Например, в пределах природной среды можно выделить ситуации в атмосфере, в мировом океане и т.д. При рассмотрении ситуаций в пределах природно-технических систем, можно выделить ситуации в городах, агросфере и т.д. Менее строгой выглядит следующая классификация ЭС:

- природно-экологические (с выделением подтипа ландшафтно-экологических) (1);

-эколого-экономические (2);

- социально-экологические (3);

- медико-экологические (4);

- политико-экологические (5);

- технико-экологические (6);

Здесь ситуации выделяются, в основном, по характеру деятельности человека.

(1) – связаны с экстремальными явлениями: землетрясениями, извержениями вулканов, обвалами, селями, тайфунами, цунами и др.

(2) - определяются характером природопользования (изъятие природных ресурсов, степень деградации ПР, продуктивности угодий и т.д.)

(3) - связаны с проблемами состояния человеческих популяций, образа жизни, восприятием экологических проблем населения и др.

(4) -показатели здоровья населения (суммарный показатель заболеваемости, изменения рождаемости, детская смертность), эпидемичными заболеваниями и др.

(5) - ситуации, оценивающие международные экологические территории и ресурсные конфликты, пути разрешения этих проблем политическим путем

(6) - зависят от функционирования технических систем, особое значение имеют ситуации, связанные с авариями на предприятиях и транспорте.

Кроме того, следует различать экологические ситуации, явившиеся результатом длительных процессов и чрезвычайные ситуации (ЧЭС), возникающие в короткие промежутки времени в результате стихийных бедствий и техногенных аварий.

 

27.02.12