Методы анализа и контроля компонентов окружающей среды

Министерство сельского  хозяйства  Российской Федерации

ФГБОУ  ВПО   «Уральская государственная академия ветеринарной медицины»

 

 

 

Факультет биотехнологии

Кафедра биологии и экологии

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по учебной дисциплине «Мониторинг окружающей среды»

 

 

на тему: «МЕТОДЫ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ КОМПОНЕНТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ»

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1Э  группы

Бисимбаева Дина Андреевна

 

Проверил: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Троицк 2013

Оглавление

Введение 3

1. Оценка приоритетных контролируемых параметров природной среды 5

1. 1 Контроль качества воздуха 6

1. 1 Контроль качества воды 14

1. 2 Контроль качества почвы 20

1. 3 Контроль качества продуктов питания 22

1. 4 Контроль воздействия физических факторов 23

1. 5 Контроль воздействия ксенобиотиков 31

1. 6 Контроль воздействия неорганических соединений 43

Заключение 44

Список используемой литературы 45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Экологический мониторинг является информационной основой для широкого спектра природоохранной деятельности. Полученные данные используются для  научных исследований, оценки состояния  окружающей среды и принятия управленческих решений.

Глобальная система экологического мониторинга позволяет получать колоссальный объём данных любого масштаба. Это данные метеорологических станций, систем дистанционного зондирования (космические  снимки, сейсмосъёмка, электромагниторазведка и т.п.). Результаты мониторинга указывают на сложность и неоднозначность воздействия антропогенной деятельности на окружающую среду. Для анализа полученных данных, а также для прогнозирования на основе обработки этих данных выделяются колоссальные вычислительные мощности. И это не удивительно. Ведь грамотная оценка ситуации даёт нам информацию о качестве окружающей среды, существующих резервах системы и позволяет реализовать экологически целесообразные управленческие решения.

Стоит отдельно отметить мониторинг биологических объектов. В этой области  до сих пор слабо формализованы  методы оценки, но потребность в  определении качества среды очень  высока. Об этом явно говорит интерес  к проблеме сохранения биоразнообразия. Для понимания закономерностей  функционирования популяционно-видового, экосистемного уровня и надэкосистемных структур необходимо применять новейшие разработки этого направления. Это методы биоиндикации, широкий спектр математических методов сравнительного анализа компонентов биоразнообразия, информационные технологий для обработки экологических данных, а системы искусственного интеллекта и т.п.

Система экологического мониторинга  не ограничивается только сбором информации об окружающей среде. Экологический  мониторинг сам по себе является исследованием, которое включает в себя этапы  сбора, упорядочивания, анализа данных, прогнозирования и принятия управленческого решения. Постоянный мониторинг лежит также в основе функционирования кадастровых систем, геоинформационных систем, а также экосистемного анализа. Данные экологического мониторинга используются при проведении экологической экспертизы (например, для оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС)), экологического аудита и в других смежных областях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Оценка приоритетных контролируемых параметров природной среды

Первые ПДК был определены ещё в 1925 г. В 1949 г. были установлены некоторые ПДК для атмосферного воздуха, а в 1950 для воды. Современная система экологических нормативов охватывает все компоненты окружающей природной среды.

Согласно Федеральному закону №7 (от 10.01.2002 (в ред. на 14.07.2008)) «Об  охране окружающей среды» к компонентам  окружающей природной среды относятся: земля, недра, почвы, поверхностные  и подземные воды, атмосферный  воздух, растительный, животный мир  и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и околоземное  космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия  для существования жизни на Земле.

Мониторинг вышеперечисленных  сред охватывает далеко не все возможные  параметры, т.к. это сопряжено с  колоссальными трудозатратами и  значительными финансовыми вливаниями. По этим причинам система мониторинга  контролирует только некоторые приоритетные параметры среды [24, 29, 31, 36, 39]. Рассмотрим основные параметры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Контроль качества воздуха

Одним из важнейших объектов мониторинга окружающей среды является атмосферный воздух [3, 14]. Устойчивость биосферы зависит от его чистоты, потому как трансграничные переносы газообразных веществ касаются жителей  всей планеты. Загрязнение воздуха  отрицательно влияет на растения, животных, людей, строения, различные материалы.

Под качеством атмосферного воздуха понимают совокупность свойств  атмосферы, определяющую степень воздействия  физических, химических и биологических  факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции  и окружающую среду в целом.

В качестве наиболее распространенных и опасных загрязнителей выделены (А.И. Фёдоровым) восемь категорий загрязнителей: взвешенные вещества (они могут переносить другие загрязнители, растворённые в  них или адсорбированные на их поверхности); углеводороды и другие летучие органические соединения; угарный  газ; оксиды азота; оксиды серы (в основном диоксид); свинец и другие тяжёлые  металлы; озон и другие фотохимические окислители; кислоты в основном серная и азотная.

Нормативами качества воздуха  определены допустимые пределы содержания вредных веществ как в производственной (предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных  производств научно-исследовательских  институтов и т.п.), так и в селитебной зоне (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и  сооружений) населенных пунктов. Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом 17.2.1.03-84. «Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения».

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК_сс) – это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДК_сс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДК_сс может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне.

Предложен ряд комплексных  показателей загрязнения атмосферы (совместно несколькими загрязняющими  веществами); наиболее распространенным и рекомендованным методической документацией МПР, является комплексный  индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумму нормированных  по ПДК_сс и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний различных веществ:

,

где Y_i – единичный индекс загрязнения для i-ого вещества; q_cpi – средняя концентрация i-ого вещества; ПДК_cсi – ПДК_сс для i-ого вещества; c_i – безразмерная константа приведения степени вредности i-ого вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к какому классу опасности принадлежит загрязняющее вещество (для 1 – 1,7; для 2 – 1,3; для 3 – 1,0; для 4 – 0,9).

Для сопоставления данных о загрязненности несколькими веществами атмосферы разных городов или  районов города комплексные индексы  загрязнения атмосферы должны быть рассчитаны для одинакового количества (n) примесей. При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплексного индекса Y_n используют значения единичных индексов Y_i тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие.

Одним из показателей также  является прозрачность атмосферы. Данный показатель указывает на способность атмосферы пропускать электромагнитную энергию. Аэрозоли могут быть представленными различными дисперсными фазами: в виде пыли, дыма, тумана или смога:

Пыль – твёрдые частицы, диспергированные в газообразной среде;

Дым – аэрозоль, получающийся в результате конденсации газов;

Туман – жидкие частицы, диспергированные в газообразной среде;

Смог (от англ. smoke – дым, fog - туман) – конденсированный аэрозоль связанный с туманом.

Многие технологические  процессы на предприятиях металлургической, химической, нефтехимической промышленности, в ряде цехов машиностроительных заводов, на многих других производствах  сопровождаются поступлением вредных  газов и паров в атмосферный  воздух. Активным загрязнителем атмосферного воздуха является транспорт, в первую очередь, автомобильный.

Часто бывает затруднительно провести четкую границу между различными видами аэрозолей. Объясняется это  тем, что аэрозольные системы  состоят из частиц различного происхождения. Происходит к тому же непрерывное  взаимодействие этих частиц, осаждение  малых частиц на более крупные и т.д. Аэрозольная система не находится в неизменном состоянии. В результате взаимодействия частиц происходит их укрупнение, разрушение конгломератов, осаждение частиц и т.д.

Основным способом отбора воздуха является аспирационный  способ, при котором воздух пропускается через сорбционное устройство (поглотительный сосуд, концентрационная трубка, фильтр) с помощью побудителя расхода  воздуха с определённой скоростью.

При исследовании атмосферных  загрязнений определяют как максимально  разовые (отбор проб 30 минут), так  и среднесуточные концентрации (круглосуточный отбор). Наблюдение за загрязнением атмосферы  проводится на стационарных, маршрутных и передвижных (подфакельных) постах.

Большое количество аэрозолей  образуется в результате естественных природных процессов. В среднем  почвы и растительный мир дают свыше 40%, водная поверхность 10-20% всех атмосферных аэрозолей. Промышленные предприятия вносят 20%, а транспорт  до 10% аэрозолей. По самым осторожным оценкам количество частиц ежегодно попадающих в воздушный бассейн  Земли в результате деятельности человека достигает около 1 млрд. т. в год, что составляет 10% от всей массы  загрязняющих веществ. Химический состав частиц различен, это диоксид кремния  – песок, токсичные металлы, пестициды, углеводороды и др. Максимальный антропогенный  вклад приходится на сульфаты.

Основной источник антропогенных  аэрозолей – процесс горения. Энергетика и транспорт дают ²/₃ общего количества антропогенных аэрозолей. Среди прочих источников аэрозолей – металлургические предприятия, производство строительных материалов, химические производства.

Известно, что аэрозоли способны изменять климат Земли. Высокодисперсные частицы промышленных выбросов являются ядрами конденсации в городах, это  способствует повышению интенсивности  осадков на 5-10% по сравнению с  сельской местностью.

Кроме того, пыль может стать  причиной разрушительных взрывов. Взрывоопасными в аэрозольном состоянии называются и такие «невинные» вещества, как  чай, крахмал, сахар, мука, которые не являются взрывчатыми материалами, но в определенных условиях могут  гореть настолько интенсивно, что  порой процесс оканчивается взрывом.

Чем объясняется повышенная активность веществ, находящихся в  аэрозольном состоянии? Внешняя  поверхность пачки спрессованного чая массой 100 г равна 150 см², однако в аэрозольном состоянии из этой массы чая суммарная поверхность составит 300 м³, т.е. увеличится в 20 тыс. раз. Огромная поверхность аэрозольных частиц способствует активному окислению, в результате происходит быстрое и одновременное воспламенение аэрозолей, приводящее к взрыву. Особенно в этом отношении опасен аварийный выброс топлива.

Весьма распространённым и опасным аэрозолем является пыль. Пыль может быть классифицирована по нескольким признакам, в том числе по своему происхождению, т.е. по материалу, из которого она образована. В зависимости от происхождения различают пыль естественного происхождения и промышленную. Первая образуется в результате процессов, не связанных непосредственно с процессом производства, хотя во многих случаях имеется взаимосвязь между этим видом пылеобразования и хозяйственной деятельностью человека.

К пыли естественного происхождения  относят пыль, образующуюся в результате эрозии почвы (на этот процесс, конечно, влияет деятельность человека), а также  пыль, возникающую при выветривании горных пород, пыль космического происхождения  и т.д. Естественное происхождение  имеют также органические пылевидные частицы – пыльца, споры растений. К образующейся в результате эрозии почвы, обветривания горных пород и  т.п. близка по составу пыль, возникающая  при выветривании строительных конструкций, дорог и других сооружений. С пылью  естественного происхождения приходится сталкиваться, главным образом, при  решении вопросов очистки приточного воздуха перед поступлением его  в вентилируемые помещения.