Лекция 5. Загрязнение атмосферного воздуха

Атмосфера — газовая оболочка Земли. Химический состав воздуха до высоты 100 км остается практически постоянным (азот — 78,09 %, кислород — 20,94 %, аргон — 0,93 %, диоксид углерода — 0,03 %, остальные газы — в микроколичествах).

Под загрязнением атмосферного воздуха понимают любое изменение его химического состава и органолептических свойств вследствие изменения концентрации загрязняющих веществ, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.

Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе экономической деятельности человека.

В настоящее время «основной вклад» в загрязнение атмосферного воздуха вносят:

· теплоэнергетика (тепловые электростанции, промышленные и городские котельные и др.),

· предприятия черной и цветной металлургии,

· предприятия химической промышленности,

· автотранспорт,

· производство стройматериалов.

 

Обычно программа мониторинга качества атмосферного воздуха включает основные загрязняющие вещества:

- пыль (твердые частицы),

- диоксид азота,

- диоксид серы,

- оксид углерода,

- формальдегид,

- тяжелые металлы

- бенз(а)пирен.

 

Исходя из местных особенностей на стационарных постах ведется также наблюдение за специфическими загрязняющими веществами. В настоящее время в городах Украины определяется содержание 31 вредной примеси в атмосферном воздухе (в Харькове мониторинг проводят по 20 веществам).

 

Основой для оценки качества атмосферного воздуха является ПДК.

ПДК – максимальные концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, не оказывающие ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, в том числе отдаленные последствия для настоящего и будущих поколений.

В нашей стране установлены следующие виды ПДК для атмосферного воздуха:

– максимальная разовая ПДКмр, при которой не обнаруживаются рефлекторные реакции у человека (запах, световое ощущение) при 30-минутном воздействии вещества;

– среднесуточная ПДКсс – это среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест в мг/м³, которая не оказывает прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределённо долгого круглосуточного вдыхания.

– рабочей зоны ПДКрз – концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности (но не более 41 часа в неделю), на протяжении всего рабочего cтажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Качество атмосферного воздуха оценивается путем сравнения максимальных разовых концентраций (Сi) с соответствующими разовыми предельно допустимыми концентрациями вредных веществ (ПДКм.р.):

 

Ci ≤ ПДК или ≤ 1

 

Атмосферный воздух населенных мест одновременно загрязняется большим количеством веществ, при этом совместное присутствие ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность.

При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия, сумма их концентраций не должна превышать 1 (единицы) при расчете по формуле:

 

+ + …….≤ 1

 

 

где

С1, С2,..., Сn - фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе,

ПДК1, ПДК2,..., ПДКn - предельно допустимые концентрации тех же веществ.

 

 

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) - комплексный показатель степени загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей и представляющий собой сумму концентраций выбранных загрязняющих веществ в долях ПДК.

ИЗА рассчитываются по формуле:

 

 

где q _{cp. i} - средняя концентрация i -ого вещества;

ПДК _{cс. i} - среднесуточная ПДК для i -ого вещества;

Сi - константа, принимающая значения 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 для соответственно 1, 2, 3, 4-го классов опасности веществ, позволяющая привести степень вредности i -го вещества к степени вредности диоксида серы.

 

В зависимости от значения ИЗА уровень загрязнения воздуха определяется по таблице

 

Уровень загрязнения атмосферного воздуха	Значения ИЗА
Низкий	меньше или равен 5
Повышенный	5-7
Высокий	7-14
Очень высокий	больше или равен 14

 

 

Лекция 6. Загрязнение гидросферы

 

 

Загрязнение водных ресурсов – это изменение физических, химических, биологических свойств воды вследствие сброса в них химических веществ, внесения физической энергии и живых организмов, что делаем воду непригодной для использования, небезопасной для здоровья человека.

 

Выделяют несколько видов загрязнения водоемов: химическое, биологическое, физическое.

Химическое загрязнение – это загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами, металлами и их солями, поверхностно-активными веществами, кислотами и щелочами.

Биологическое загрязнение – это загрязнение вирусами, бактериями, болезнетворными организмами, водорослями и т.д.

К физическому загрязнению относится тепловое и радиоактивное, содержание в воде взвешенных твердых частиц, шлама, песка, ила, глины.

 

Основными факторами химического загрязнения водоемов являются следующие:

1. сброс сточных вод промышленности и коммунально-бытового хозяйства;

2. поступление с суши применяемых в сельском и лесном хозяйстве веществ (удобрений, пестицидов);

3. утечка веществ при работе транспорта и авариях;

4. разработка полезных ископаемых на морском дне (чаще всего речь идет о разработке месторождений нефти, поступление нефти связано с утечками при добыче и авариями в ходе добычи нефти);

5. захоронение вредных отходов в водоемах;

6. поступления загрязняющих веществ из атмосферы (чаще всего это загрязнение связано с поступлением в водоемы веществ из газодымовых выбросов предприятий)

 

Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как;

- металлургия, химическая,

- нефтеперерабатывающая,

- целлюлозно-бумажная.

 

Из отраслей сельского хозяйства интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, вследствие применения удобрений и пестицидов. Около четверти азотных удобрений, треть калийных и 4 % фосфорных удобрений попадает в водоемы.

Возрастание концентрации удобрений приводит к эвтрофикации водоемов. Эвтрофикация – повышение биологической продуктивности водных объектов. При этом увеличивается количество водорослей в водоеме, что может нанести вред водным экосистемам, привести к вторичному загрязнению водоемов при отмирании водорослей.

Физическое загрязнение.

Одним из видов загрязнений водоемов является тепловое. Этот вид загрязнения связан со сбором в водоемы нагретых вод, используемых в промышленности, тепловых и атомных электростанциях.

Тепловое загрязнение водоемов влияет на состояние водных организмов. Увеличение температуры воды приводит к нарушению условий нереста рыб, повышению их зараженности теплолюбивыми видами паразитов и т.д.

Установлено, что при летних подъемах температуры до 30 ⁰С происходит нарушение функционирования водных экосистем, а при температуре 34–36^оС массово погибает рыба.

 

Биологическое загрязнение.

Биологическое загрязнение водоемов связано с тем, что в водной среде живут, размножаются возбудители многих опасных, а в ряде случаев смертельно опасных заболеваний. К ним относятся возбудитель холеры, дизентерии, вирусного гепатита и др.

Также примерами биологического загрязнения является случайное или преднамеренное попадание в водоемы более крупных живых организмов. Так в Днепре за последние годы обнаружили порядка 18 новых видов рыб и 2 вида крабов (китайский мохнатый краб и голландский).

 

Последствия загрязнения гидросферы разнообразны, происходят изменения:

1) физических свойств воды (прозрачности и окраски, появление запахов и привкусов);

2) химических свойств (накопление загрязняющих веществ; образование плавающих загрязнений на поверхности водоемов, взвешенных в толще водоемов и отложения на дне);

3) газового состава (уменьшение количества растворенного О2, увеличение количества СО₂, СН₄);

4) изменение состояния биоты: эвтрофикация водоемов, накопление химических токсикантов в биоте и мутагенное ее изменение; снижение биологической продуктивности водоемов; появление новых бактерий (в т.ч. болезнетворных); нарушение структуры пищевых цепей.

 

Под качеством воды понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Виды показателей качества воды включают:

- микробиологические,

- паразитологические,

- органолептические,

- обобщенные показатели,

- неорганические и органические вещества,

- показатели, связанные с технологией водоподготовки,

- радиологические показатели.

 

Микробиологические и паразитологические показатели характеризуют безопасность воды в эпидемиологическом отношении. Норма в этом случае подразумевает отсутствие патогенных микроорганизмов в воде, а также соблюдение норм по количеству микроорганизмов, которые свидетельствуют о загрязнении (например, не более 3 бактерий кишечная палочка в 1 л воды).

Органолептически е свойства воды – свойства воды, воспринимаемые органами чувств человека: запах, вкус, цвет, цветность, температура.

Обобщенные показатели включают показатели рН, общую жесткость воды, общую минерализация, суммарное количество нефтепродуктов, поверхностно-активные вещества, фенольный индекс, перманганатную окисляемость.

Показатели, связанные с технологией водоподготовки включают в себя концентрации хлора (при хлорировании воды), озона (при ее озонировании).