Практичні заняття

допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у атмосферному повітрі, прісних і морських водах, ґрунтах.

У оптимальну програму спостережень входять визначення ГДК таких забруднюючих речовин:

-в атмосферному повітрі: сульфуру(ІV) оксид, озон, нітрогену оксиди, карбону(ІV) оксид, пил, аерозолі, важкі метали, пестициди, бенз(а)пірен;

-в атмосферних опадах: важкі метали, ДДТ, Нітроген (загальний вміст), Фосфор (загальний вміст), а також аніони та катіони (сульфати, нітрати, хлориди, іони амонію, кальцію тощо), бенз(а)пірен;

-у поверхневих водах: важкі метали, пестициди, рН, без(а)пірен, мінералізація, Нітроген (загальний вміст), Фосфор (загальний вміст), нафтопродукти, феноли;

-у ґрунтах: важкі метали, пестициди, бенз(а)пірен, Нітроген і Фосфор (загальний вміст);

-у біоті: важкі метали, пестициди, бенз(а)пірен, Нітроген і Фосфор

(загальний вміст).

Одночасно визначають гідрометеорологічні та геофізичні параметри для інтерпретації даних щодо забруднення НПС і оцінки біологічних циклів та циркуляції забруднюючих речовин.

Оцінка зміни НПС дає змогу: 1) визначити можливий збиток НПС від природного та антропогенного впливів; 2) визначити додаткові природні можливості для використання їх людиною; 3) визначити оптимальні умови для людської діяльності.

Нормування антропогенного навантаження на природне середовище

Нормування якості НПС – встановлення гранично допустимих впливів людини на природу. Розроблення нормативів та нормування ведуть у трьох основних напрямах:

1)санітарно-гігієнічне нормування;

2)Екологічне нормування;

3)Науково-технічне нормування.

Санітарно-гігієнічне нормування

Це найбільш розвинута і поширена система норм, правил і регламентів для оцінювання стану навколишнього середовища. Санітарно-гігієнічне нормування охоплює здоров’я людини, збереження генетичного фонду деяких популяцій рослинного і тваринного світу, виробничу і житловопобутові сфери в житті людини. Основними характеристиками нормування є токсикант, доза, концентрація, границі шкідливої летальної дії. Нормативи, які обмежують шкідливий вплив, встановлюють і затверджують спеціально уповноважені Державними органами в галузі охорони навколишнього природного середовища та санітарно-епідеміологічного нагляду.

Гранично допустимі концентрації (ГДК) – нормативи, які встановлюють концентрації шкідливих речовин в одиниці об’єму (повітря або води), маси (харчових продуктів, ґрунту) або поверхні (ґрунту, шкіри працюючих), які

при впливі за визначений проміжок часу не впливають на здоров’я людини, не погіршують її самопочуття, не зменшують працездатність і не викликають несприятливих наслідків у її нащадків.

Для речовин про дію яких достатня інформація відсутня можуть встановлювати тимчасово допустимі концентрації (ТДК), вони, зазвичай,

отримані розрахунковим шляхом і рекомендуються до використання протягом 2 – 3 років.

Іноді використовують такі характеристики забруднюючих речовин, як

летальна доза та летальна концентрація. Розрізняють мінімально летальні

(ЛД0-10), середньо летальні (ДЛ50), абсолютно летальні (ЛД100) та інші дози. Цифри, наведені у вигляді індексів, відображають ймовірність (%) виявлення токсичного ефекту – у даному випадку смерті в певній групі піддослідних тварин. Залежно від ступеня токсичності отруйних речовин виділяють чотири класи небезпечності. Найнебезпечніший перший клас. Для більшості токсичних речовин встановлюють дві гранично допустимі концентрації. Мінімальну за гострого отруєння (ГДКМГ) і мінімальну за хронічного захворювання (ГДКМХ). ГДК для різних середовищ можуть дуже відрізнятися через різний вплив на організм.

Екологічне нормування

Передбачає допустиме навантаження на екосистему. Під впливом допустимого навантаження відхилення від нормального стану не перевищує природних змін середовища, а отже не викликає небажаних наслідків у біоті і не призводить до погіршення стану НПС. Екологічні нормативи принципово відрізняються від санітарно-гігієнічних, рибогосподарських та токсикологічних ГДК. Гранично допустимі концентрації в екосистемах називаються ЕДК і на їх основі розраховують екологічно допустимі навантаження (ЕДН).

Науково-технічне нормування

Передбачає введення обмежень діяльності господарських об’єктів відносно забруднення оточуючого середовища, тобто визначає гранично допустимі інтенсивності потоків шкідливих речовин, які можуть надходити від джерел впливу в повітря, воду і ґрунт. Відтак, від підприємств вимагають не безпосереднє дотримання ГДК, а дотримання гранично допустимих викидів і скидів шкідливих речовин, які встановлені для господарського об’єкту в цілому, або для конкретних джерел, які входять до складу цього об’єкту. Науково-технічні нормативи встановлюють вимоги безпосередньо до джерел антропогенних впливів на НПС. До них входять: нормативи скидів, викидів, технологічні, технічні, будівельні, містобудівні норми і правила. В основу науково-технічних нормативів покладено такий принцип: вміст будь-якої шкідливої речовини (домішки) у воді, повітрі, ґрунті має задовольняти вимогам санітарно-гігієнічних нормативів.

ТЕМА Оцінка екологічного стану навколишнього середовища

Оцінка рівня хімічного забруднення ґрунтів

Оцінку рівня забруднення ґрунтів виконують за такими показниками: коефіцієнт концентрація хімічного елемента (КС) і сумарний показник забруднення (ZC). Коефіцієнт концентрації визначають як відношення

де: С – реальний вміст певної хімічної речовини в ґрунті, мг/кг; СФ – фоновий вміст цієї хімічної речовини в ґрунті, мг/кг; ГДК – гранично допустима концентрація забруднюючої речовини в ґрунті, мг/кг.

Зазвичай ґрунти одночасно забруднені кількома речовинами, тому для них розраховують сумарний показник забрудненості, який відображає комплексний ефект впливу всієї групи речовин

де: ZC - сумарний показник забруднення ґрунтів; КСі – коефіцієнт концентрації і-тої речовини в пробі ґрунту; n – кількість врахованих хімічних речовин.

Сумарний показник забруднення може бути визначений як для всіх елементів однієї проби, так і для ділянки території за геохімічною вибіркою. Оцінку небезпечності забруднення ґрунтів комплексом хімічних речовин за показником ZC виконують за оціночною шкалою, градація якої розроблена на підставі вивчення стану здоров’я населення, яке мешкає на територіях з різними рівнями забруднення ґрунтів (табл. 1).

Таблиця 1 Орієнтовна оціночна шкала небезпечності забруднення ґрунтів за

У табл.2 наведені значення ГДК деяких хімічних речовин у ґрунті

Таблиця 2 Значення ГДК хімічних речовин у ґрунті

Приклад 1. Ґрунт у населеному пункті забруднений декількома хімічними речовинами, їх концентрація така (мг/кг): нітрати – 390,0; суперфосфат – 290,0; фториди – 47,0; арсен – 18,0; ГДК цих забрудників наведено в табл. 2. Розрахуйте сумарний показник забруднення ґрунтів.

Розв’язок Сумарний показник забруднення ґрунтів визначимо за формулою

(2) і він рівний

ZC ={390/130 + 290/200 + 47/10 + 18/20}- (4-1) = 7,95.

Висновок. Оцінка небезпеки забруднення ґрунту в населеному пункті згідно табл.1 допустима.

Оцінка стану повітряного середовища

Екологічний стан повітряного середовища оцінюють за рядом комплексних показників забруднення атмосфери, найпоширенішим з яких є індекс забруднення атмосфери (ІЗА). Його розраховують як суму нормованих за ГДКСД і приведених до концентрації сульфуру(ІV) оксиду середнього вмісту різних шкідливих речовин:

де Yn – одиничний індекс забруднення для i-ої речовини; Ссер.- середня концентрація в повітрі і-тої речовини, мг/нм3; ГДКсд.і- гранично допустима середньодобова концентрація для і-тої речовини, мг/нм3; аі- безрозмірна константа приведення ступеня шкідливості і-тої речовини до шкідливості сірки(ІV) оксиду, яка залежить від того, до якого класу небезпечності належить забруднююча речовина (табл. 3).

Примітка: усі нормовані речовини (ГОСТ 12.1.007-76 зі зміненою від 01.01.82) поділені на класи небезпечності (табл.4).

З розвитком промисловості та зростанням процесів урбанізації створюються умови надходження в навколишнє середовище та організм людини одночасно декількох шкідливих хімічних речовин. У зв’язку з цим з’явилося таке поняття, як комбінована дія хімічних речовин. Існують три основні типи комбінованої дії хімічних речовин: 1) синергізм, коли одна речовина посилює дію іншої; 2) антагонізм, коли одна речовина послаблює дію іншої; 3) сумація або адитивна дія, коли дія речовин у комбінації додається.

Таблиця 4 Класи небезпечності нормованих речовин

Накопичені токсикологічними дослідженнями дані свідчать про те, що в більшості випадків промислові викиди та скиди шкідливих речовин у комбінації діють за типом сумації, тобто їх дія додається. Це важливо враховувати при оцінці якості повітряного середовища.

Для співставлення даних щодо забруднення кількома речовинами атмосферного повітря різних міст або районів міста, комплексні індекси забруднення атмосфери мають бути розраховані для однакової кількості (n) домішок. У випадку присутності домішок в атмосферному повітрі різних міст або районів міста, комплексні індекси забруднення атмосфери мають бути розраховані для однакової кількості забруднюючих речовин, які мають здатність до сумарної дії і їх сумарна допустима концентрація повинна відповідати умові

де С1, С2,…, Сn – фактичні концентрації речовин в атмосферному повітрі за одночасного відбору проб в одній місцевості, мг/м3. ГДК1, ГДК2, …, ГДКn - гранично допустимі концентрації цих речовин в атмосферному повітрі, мг/м3.

У табл. 5 наведені ГДК деяких шкідливих речовин у повітрі населених пунктів.

Таблиця 5 ГДК деяких шкідливих речовин у повітрі населених пунктів

(мг/м3)

ГДК реч.

Примітка 1) К с.д. . 2) На територіях, які підлягають посиленій охороні,

ГДКсSO.д.2

встановлюють більш жорсткі вимоги – ГДК мають бути зменшені на 20 %.

Приклад Визначити допустиму концентрацію карбону(ІІ) оксиду за умов сумарної дії його з сірки(ІV) оксидом та сірководнем, зробіть відповідні висновки.

Дані для розрахунків: Концентрація сірки(ІV) оксиду в повітрі житлової зони становить 0,015 мг/м3, а концентрація сірководню – 0,002 мг/м3. ГДК для перелічених компонентів наведено в табл. 5.

Розв’язок За формулою (4) допустиму концентрацію карбону(ІІ) оксиду в атмосферному повітрі визначають

Висновок З проведених розрахунків видно, що з урахуванням сумарної дії кількох шкідливих компонентів повітря, концентрація карбону(ІІ) оксиду не повинна перевищувати 0,9 мг/м3, що значно нижче за його ГДКс.д.

Оцінка стану водного середовища

Під час аналізу результатів моніторингу стану водного середовища важливо знати, до якого типу водних об’єктів належать конкретні річка, озеро, водосховище або інший водний об’єкт, і використовувати для оцінки ситуації відповідні нормативи.

Метод інтегральної оцінки якості води

У гідрохімічній практиці використовують метод інтегральної оцінки якості води за сукупністю забруднюючих речовин у ній та частотою їх виявлення. У цьому методі для кожного інгредієнту на підставі фактичних концентрацій розраховують бали кратності перевищення ГДКВР – Кі і повторюваність випадків Ні, а також загальний оціночний бал – Ві як

де Сі – концентрація у воді і-того інгредієнту, мг/дм; ГДКі - гранично допустима концентрація і-того інгредієнту для водойм рибогосподарського призначення мг/дм3; НГДКі – кількість випадків перевищення ГДК за і-тим інгредієнтом; Ni – загальна кількість вимірювань і-того інгредієнту. Інгредієнти, для яких величина загального оціночного балу більша або дорівнює одиниці, виокремлюють як лімітуючі показники забрудненості. Комбінаторний індекс забрудненості води визначають за формулою

За величиною комбінаторного індексу забрудненості встановлюють клас забрудненості води.

Метод сумарного ефекту оцінки якості води

Точно оцінити комплексну дію шкідливих речовин у воді водойми неможливо. Тому застосовують метод оцінки сумарного ефекту вплив на санітарний стан водойми кількох шкідливих речовин за умовою

де С1, С2…Сn – концентрація шкідливих речовин у воді водойми, мг/дм3; ГДК1, ГДК2, ГДКn – гранично допустимі концентрації, мг/дм3.

Оцінку якості води та порівняння сучасного стану водного об’єкту зі встановленими в минулі роки характеристиками виконують на підставі індексу забрудненості води (ІЗВ) за гідрохімічними показниками. Цей індекс є формальною характеристикою і його розраховують усередненням як мінімум п’яти індивідуальних показників якості води водного об’єкту. Обов’язковими для врахування є: концентрація розчиненого у воді кисню; показник кислотності рН; величина значення біологічного споживання кисню

(БСК).