Проблема
загрязнения окружающей среды
Актуальность
экологических проблем сделала их предметом обсуждения самых различных слоев
общества. На Конференции ООН по окружающей среде и
развитию в Рио-де-Жанейро (1992) был декларирован принцип «sustainable development»,который можно трактовать как « самоподдерживающееся
развитие». Этот термин получил в настоящее время не только биологический, но и
экономический смысл и используется как понятие «устойчивое развитие».
Главная проблема устойчивого
развития общества - излишне высокий уровень потребления в промышленно развитых
странах. Промышленная революция вовлекла весь мир в систему производства,
нарушившую окружающую среду в глобальном масштабе. «Война против природы -
самая фатальная война из всех в истории человечества, которая принесет жертв
больше, ч ем за 2,5 миллиона предыдущих лет.»
Природные факторы, воздействующие на окружающую среду
(ОС)
К природным факторам воздействия на
ОС относятся: вулканическая деятельность, землетрясения, лесные пожары, наводнения,
ураганы и т.п. Масштабы катаклизмов могут быть огромны. Однако установлено, что
естественная биота Земли ( совокупность
флоры и фауны) способна не только с высочайшей точностью поддерживать
пригодные для жизни состояния ОС, но и
быстро, менее чем за десятки лет восстанавливать естественные отклонения в ОС,
что безопасно для любых видов живых организмов. Это возможно потому, что
продукция биоты в 104 раз больше того, что
необходимо для компенсации нормальных
геофизических процессов и
позволяет биоте достаточно быстро восстанавливать
нормальное состояние ОС, сохранять компенсаторную способность биоты.
Антропогенное воздействие на окружающую среду
Все развитие на Земле шло по законам
эволюции, чередовались глобальные
изменения климата, за этот период установился более или менее стабильный состав
атмосферы. Но примерно 2 млн
лет назад появление на Земле Homo sapiens увеличением своей
численности, техническим прогрессом существенно изменил облик Земли.
В.И.Вернадский
первым обратил внимание научной общественности на то, что
деятельность человека по своим масштабам стала соизмерима с силами природы.
В отличие от воздействия на
окружающую среду природных факторов, когда после прекращения воздействия
биосфера быстро возвращается в первоначальное состояние, под действием
антропогенных факторов изменения в биосфере оказываются необратимыми, и
происходят они довольно быстро.
В итоге все возрастающее
антропогенное загрязнение биосферы, обусловленное жизнедеятельностью человека,
привели биосферу на грань экологического кризиса.
К настоящему времени человек изменил девственные ландшафты на 55% суши, на 20% преобразования носят коренной характер -
застройки, осушения, затопления и т.д.
Более 10% речного стока забирается на нужды человека.
Теперь уже можно говорить о
возникшей антропосфере
- совокупности тех областей Земли, где проживают и трудятся порядка 5 млрд.
человек.
Пока человек своей активностью не нарушал равновесия в
природе, процессы саморегулирования
уравновешивали последствия его деятельности.
Однако рост энергетической и технической мощи общества, не подкрепленный
научным предвидением, привел к загрязнению окружающей среды, которое становится
необратимым. Невозможно перечислить все, чем человек загрязняет атмосферу,
моря, озера и реки: сточные воды и
газовые выбросы химических предприятий, соединения тяжелых металлов, отходы
нефтяной, бумажной и металлургической промышленности, многие тонны смытых с
полей удобрений и пестицидов, моющие средства и отбросы городской канализации.
И при этом в большей степени
биосфера загрязняется химическими веществами, многие из которых не свойственны
природе - ксенобиотики. Выбросы указанных веществ достигли величин,
соизмеримых с природными потоками. Так, только в атмосферу ежегодно поступает
50 млн.т. различных углеводородов, 0,5 млн.т токсичных
металлов, 5 тыс.т. БП. Антропогенный поток свинца более чем в 10 раз превышает
его природное поступление. В почве рассеяно до 3 млн.т. пестицида, известного
как дуст, или ДДТ.
Больше, чем для
других промышленно развитых стран мира, особенно остро стоит эта проблема в
России, обострение экологической ситуации в России - это результат накопленных
за многие десятилетия структурных деформаций народного хозяйства, доминирование
ресурсоемких и энергоемких технологий, а также недостаточного внимания к работе
по предотвращению вредного воздействия хозяйственной деятельности на человека и
окружающую среду.
Достоверный ответ на вопрос о
состоянии окружающей среды и влиянии на нее антропогенных факторов может быть
дан только на основе систематических наблюдений за загрязнением природных
объектов и выявления источников загрязнения, то есть при организации
эколого-аналитического мониторинга, который является составной частью общего
мониторинга состояния природной среды. Применительно к окружающей среде термин мониторинг означает «систему непрерывных
наблюдений, измерений и оценки состояния окружающей среды в соответствии с
заранее подготовленной научно обоснованной программой» и является как бы
составной частью понятия контроль, которое включает в себя не
только наблюдение и получение информации, но и элементы принятия решений и
управления.
В системе эколого-аналитического
мониторинга различают три уровня:
-санитарно-токсикологический
– наблюдение за состоянием окружающей среды, степенью загрязнения природных
объектов вредными веществами (в том числе аллергенами, патогенными
микроорганизмами, пылью, тяжелыми металлами, нефтепродуктами, оксидами азота,
серы, углерода и т.п.) за влиянием этих загрязнений на человека, животный, растительный
мир;
- экологический
мониторинг – наблюдение за
изменениями в экологических ситемах ( биогеноценозы), природных
комплексах, а также изучение динамики запасов полезных ископаемых, водных,
земельных и растительных ресурсов;
- биосферный
мониторинг – наблюдения за
глобально-фоновыми изменениями в природе: степенью радиации, наличием в
атмосфере диоксида углерода и озона, газовым обменом между океаном и воздушной
оболочкой земли, мировой миграцией птиц, животных, погодно-климатическими
изменениями на планете.
Фоновое глобальное состояние
биосферы изучают на т.н. фоновых станциях, которые организованы в ряде стран на
базе биосферных заповедников.
Из трех уровней мониторинга в
настоящее время наиболее развита система только санитарно-токсикологического
мониторинга.
В сферу эколого-аналитического мониторинга
входят вода, воздух, почва, донные отложения, растения, корма, пища, ткани
животных и человека.
Согласно данным Всемирной
организации здравоохранения (ВОЗ), в настоящее время в промышленности используется
до 500 тыс. химических соединений и веществ, из которых более 40 тыс. являются
вредными для здоровья человека и около 12 тыс. - токсичными. Например, только в
России в почву вносятся почти 200 различных пестицидов, для большинства из
которых не установлены ПДК в почве. Многие
соединения, попадая в окружающую среду, превращаются в более токсичные, чем
исходные. Учитывая, что примерно
для 1400 соединений в воде, примерно столько же - в воздухе и свыше 200 - в
почвах установлены ПДК, организация эколого-аналитического мониторинга
загрязнения природной среды токсикантами является
весьма актуальной для России.
Нормирование
загрязнений в объектах окружающей среды. Оценка уровня загрязнения объектов
окружающей среды
В РФ
принята программа эколого-аналитического контроля (ЭАК). В целом ЭАК –
система мероприятий по выявлению и оценке источников и уровня
загрязненности природных объектов вредными веществами в результате сбросов и
выбросов этих веществ в окружающую среду природопользователями,
а также вследствие их естественного образования и накопления в объектах
окружающей среды.
Можно выделить три основные функции
ЭАК:
- получение
первичной информации о содержании вредных веществ в объектах окружающей среды
(ООС) и принятие на основе этой информации решений по предотвращению
дальнейшего поступления этих веществ в окружающую среду или о необходимости
очистки ООС от уже накопленных загрязнителей;
- получение
вторичной информации об эффективности мероприятий, осуществленных на основе
первичной информации;
- принятие
решений экономического, правового
характера по отношению к природопользователям,
допустившим
нарушения природоохранного законодательства.
Ограничимся
рассмотрением только первой функции
ЭАК.
На
территории РФ ЭАК контроль за состоянием окружающей
среды осуществляют государственные органы и специальные
контрольно-аналитические службы, точнее, их аналитические лаборатории.
Схема
разделения объектов окружающей среды между контрольно-аналитическими службами
следующая:
Центр
мониторинга среды (ЦМС) – анализируют атмосферный воздух, воду водоемов, почву.
СЭС - анализируют воздух рабочей зоны, продукты
питания, воду питьевую.
Ростехнадзор (центр аналитического контроля) –
анализируют сбросы, выбросы, твердые отходы промышленных предприятий.
Нормирование
загрязнений
Основной
физической характеристикой загрязняющих
веществ в различных объектах окружающей среды является концентрация - масса
вещества в единице объема. Существует целый ряд показателей таких концентраций.
ДЛЯ САНИТАРНОЙ ОЦЕНКИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ используются следующие показатели:
ПДКс.с.- предельно допустимая среднесуточная концентрация в воздухе
населенных мест, м/м3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или
косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом вдыхании (годы).
ПДКм.р.- Предельно допустимая максимальная разовая
концентрация химического вещества в
воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация при вдыхании в
течение 30 минут не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.
ВДКа.в. (или
ориентировочно безопасный уровень воздействия - ОБУВ)- временно допустимая концентрация
химического вещества в атмосферном воздухе (временный норматив - 3 года ).
ПДКр.з.- предельно-допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3.
Эта концентрация при ежедневной ( кроме выходных дней
) работе в пределах 8 час в течение всего рабочего стажа не должна вызывать
заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными
методами исследования, в течение трудового стажа или в отдаленные сроки жизни настоящего и
последующих поколений. Рабочей зоной считается пространство высотой до
ВДКр.з.- временно допустимая концентрация (ОБУВ ) химического вещества в воздухе рабочей зоны,
установленная расчетным путем ( временный норматив - на 2 года ).
ПДВ - предельно допустимый выброс
загрязняющих веществ в атмосферу, при котором обеспечивается соблюдение
гигиенических нормативов в воздухе населенных мест при наиболее
неблагоприятных для рассеивания
условиях, кг/сутки.
ДЛЯ САНИТАРНОЙ ОЦЕНКИ
ВОДЫ ВОДОЕМОВ используются следующие показатели:
ПДКв- предельно
допустимая концентрация вещества в воде
водоема, мг/л. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей
его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать
гигиенические условия водопользования.
ПДКв.р.- предельно
допустимая предельно допустимая концентрация вещества концентрация вещества в
воде водоема, используемого для рыбохозяйственных
целей, мг/л
ВДКв- временно допустимая предельно допустимая концентрация вещества (временный норматив - на
3 года )
ДЛЯ САНИТАРНОЙ ОЦЕНКИ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПОЧВЕ :
ПДКп- предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы,
мкг(мг)/кг.
ВДКп- временно допустимая концентрация
вещества ( норматив - 3 года ).
В зависимости от величины ПДКр.з., а также других показателей
токсичности, все химические соединения могут быт разделены
на 4 класса опасности. Учет класса опасности позволяет дифференцированно
подходить к обоснованию необходимых профилактических мероприятий.
Класс опасности ПДКр.з.,
мг/м3
1 Чрезвычайно опасные менее
0,1 ( ртуть, свинец –0,01 мг/м3; бензпирен – 0,00015
мг/м3)
2 Высокоопасные 0,1 – 10 (бензол, пиридин, ацетальдегид);
3 Умеренно опасные 10 –100 ( аммиак, оксиды азота,
сероводород)
4 Малоопасные более 100 (ацетон, МЭК)
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Уровень
загрязнения воздуха оценивается по показателю ИЗА - индекс загрязненности
атмосферы:
ИЗА = ( Qср.г./ ПДКс.с.)Кi
где Qср.г - среднегодовая концентрация вещества,
Кi –
коэффициент, численное значение которого зависит от класса опасности вещества:
Кi класс опасности
0,85
4
1,0 3
1,3 2
1,7 1
Рассчитывают ИЗА для всех контролируемых веществ и выбирают несколько (от 2 до 5)
наибольших значений и суммируют.
ИЗА менее 4 – низкое загрязнение, мало влияет на здоровье
ИЗА 5-6 –
повышенное загрязнение
ИЗА 7-13 - высокое
загрязнение, неблагоприятное для здоровья
ИЗА более 13 – очень высокое,
очень вредно для здоровья.
В Омске
высокий уровень ИЗА обеспечивают бензпирен (БП), аммиак, фенолы+ароматика,
ацетальдегид. В последние годы – главным образом БП и формальдегид, причем
последний является вторичной примесью, образующейся в атмосфере в ходе
фотохимических реакций. Поэтому наблюдается четкий сезонный максимум его
содержания в летний период.
ИЗА в
Омске: 1997г. – 12 1998г.
– 17 2000г. – 13
Максимальные концентрации некоторых ЗВ в атмосферном
воздухе г.Омска
|
Загрязняющее вещество |
Концентрация, в ПДК |
Административный округ |
|
Этилбензол |
11,5 |
Советский |
|
Оксид углерода |
9,2 |
Кировский |
|
Сажа |
6,7 |
Центральный |
|
Взвешенные вещества |
4,8 |
Советский |
|
Формальдегид |
4,6 |
Кировский |
|
Хлористый водород |
3,6 |
Октябрьский |
|
Диоксид азота |
3,2 |
Советский |
|
Фенол |
3,2 |
Центральный |
|
Сероводород |
3,0 |
Советский |
|
Аммиак |
2,8 |
Советский |
|
Ксилол |
2,0 |
Советский |
|
Бензол |
1,8 |
Советский |
|
Оксид азота |
1,5 |
Центральный |
Характеристика загрязнения атмосферного воздуха по
округам г.Омска в 2005 г.
|
Округ |
СИ (в-во) |
НП (в-во) |
Вещества, определяющие ИЗА |
ИЗА (уровень загрязнения) |
|
Октябрьский |
7 ( СО2
) |
8 (формальдегид) |
СО2 , аммиак,
формальдегид, Б(а)П, пыль |
14 (очень высокий) |
|
Советский |
12 (этилбензол) |
5 (формальдегид) |
СО2 , аммиак,
формальдегид, Б(а)П, пыль |
12 (очень высокий) |
|
Ленинский |
9(этилбензол) |
2 (этилбензол) |
СО2 , аммиак,
формальдегид, Б(а)П, пыль |
11 ( высокий) |
|
Кировский |
9 ( СО2
) |
9 (формальдегид) |
СО2
, аммиак, формальдегид, пыль |
9 (высокий) |
|
Центральный |
7 (сажа) |
4 (сажа) |
СО2
, аммиак, формальдегид, пыль |
6 (высокий) |
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВОДНОГО БАССЕЙНА
Вода играет решающую роль в
обеспечении жизни человека, во многих процессах, протекающих в природе.
В промышленности воду используют как
сырье и источник энергии, как хладагент, растворитель, экстрагент,
для транспортирования сырья и материалов.
ПРИРОДНАЯ ВОДА - это вода, формируемая
качественно и количественно под влиянием естественных процессов. Ее
качественные показатели находятся на
естественном среднемноголетнем уровне ( минерализация, жесткость, плотность, вязкость,
прозрачность и т.п.)
Природная вода, подвергаемая антропогенному
загрязнению, называется денатурированной, или природно-антропогенной.
Это приводит к ухудшению качества воды
(меняется рН, жесткость, увеличивается содержание
тяжелых металлов, минерализация,
содержание органических веществ и пр.). При нормировании качества воды
рек, озер, водоемов устанавливаются две категории водоемов:
1 - водоемы
питьевого и культурно-бытового назначения
2 - водоемы
рыбохозяйственного назначения.
Кроме ПДК
вредных, ядовитых веществ и болезнетворных микробов, нормируются следующие
параметры:
n содержание
плавающих и взвешенных примесей
n запах,
привкус, окраска, температура воды
n рН
n состав и
концентрации минеральных примесей
содержание растворенного в вод Нормами установлены ПДК более 400
вредных веществ для вод 1 категории, и
более 100 веществ - для вод 2 категории
Ранее оценку качества воды делали, сравнивая
содержание веществ с нормами, т.е. с ПДК, но порой бывает у
части ингредиентов ПДК превышает, а для других - нет, и оценить качество
воды в целом, а также предсказать тенденцию загрязнения, затруднительно. В
настоящее время качество воды оценивают (хотя это и упрощенный вариант) по ИЗВ - индексу загрязненности воды
ИЗВ = S(С/ПДК)/6
где 6 -
строго лимитированное количество ингредиентов, включая показатели - растворенный кислород и БПК, берущихся для
расчета и имеющих максимальные значения концентраций, независимо от того,
превышают они ПДК или нет.
В зависимости от величины ИЗВ
определяют тип загрязнения воды
ИЗВ Тип воды
0,3 очень чистая
0,3-1,0 чистая
1,0-2,5 умеренно загрязненная ( Омь, Иртыш, с 2000г)
2,5-4,0 загрязненная (в 1996-98 Омь, Иртыш )
4-6 грязная
6-10 очень грязная
более
10 чрезвычайно
грязная
|
Компонент |
Средние к-ции, в ПДК |
Макс. к-ции, в ПДК |
||||
|
Иртыш |
Омь |
Тара |
Иртыш |
Омь |
Тара |
|
|
Азот аммонийный |
1 |
2-4 |
|
3 |
6 |
|
|
Fe |
2-3 |
4-10 |
17 |
8 |
21 |
24 |
|
Cu |
4 |
4-7 |
5 |
8 |
53 |
7 |
|
Zn |
1-3 |
|
9 |
16 |
|
17 |
|
Hg |
0,2-1 |
|
|
11 |
|
|
|
Mn |
17-20 |
19-63 |
31 |
59 |
133 |
66 |
|
фенолы |
2,3 |
2-4 |
2 |
9 |
13 |
4 |
|
нефтепродукты |
1-2 |
1-10 |
6 |
18 |
46 |
14 |
В отличие от
природной, питьевая вода в г. Омске одна из самых чистых в стране. Содержание
меньше ПДК хлоридов – в 30 раз, аммиака – в 20, нитритов – в 1000, нитратов –
в10, окисляемость – в 3 , нефтепродуктов – в 2 раза.