2914
.pdf
Индекс качества воздуха AQI рассчитывается на основе измерений концентраций взвешенных частиц.
Измеряемые показатели Информация на платформе сформирована в виде двух блоков: метео-
параметры и данные по загрязнению воздушной среды.
Метео-параметры – это температура (в градусах Цельсия), давление (мм ртутного столба), относительная влажность воздуха (%).
Данные по загрязнению воздушной среды – это концентрация в атмосферном воздухе взвешенных твердых частиц (англ. PM – «Particulate
Matter»), с диаметром менее 10 мкм (PM10) и менее 2.5 мкм (PM2.5), озона (O3), двуокиси азота (NO2), диоксида серы (SO2) и окиси углерода (CO).
Рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по уровню предельно допустимых концентраций (ПДК) взвешенных частиц и химических веществ [8] представлены в табл. 7.
|
|
|
Таблица 7 |
|
|
ПДК загрязнений по рекомендации ВОЗ |
|
|
|
|
|
Загрязнитель |
ПДК |
ПДК среднегодовая |
|
PM2.5 в мкг/м3 |
25 (среднесуточная) |
10 |
|
PM10 в мкг/м3 |
50 (среднесуточная) |
20 |
|
O3 в мкг/м3 |
100 (за 8 часов) |
- |
|
NO2 |
в мкг/м³ |
200 (усредненное значение для 1 |
40 |
|
|
часа) |
|
SO2 |
в мкг/м³ |
20 (среднесуточная) |
- |
|
|
500 (значение, усредненное на 10 |
|
|
|
минут) |
|
В России гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.3492-17 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений [9] установлены пороговые значения показателей загрязнения (табл. 8).
|
|
|
|
Таблица 8 |
|
|
ПДК загрязнений, действующих в России |
||
|
|
|
|
|
Загрязнитель |
ПДК максимальная |
ПДК |
ПДК среднегодовая |
|
|
|
разовая |
среднесуточная |
|
PM2.5 в мг/м3 |
0,16 |
0,035 |
0,025 |
|
PM10 в мг/м3 |
0,3 |
0,06 |
0,04 |
|
O3 в мг/м3 |
0,16 |
0,03 |
- |
|
NO2 |
в мг/м³ |
0,2 |
0,04 |
- |
SO2 |
в мг/м³ |
0,5 |
0,05 |
- |
СО в мг/ м³ |
5,0 |
3,0 |
- |
|
21
Порядок выполнения работы
1.Работа выполняется в течение одного дня.
2.Перейти на платформу World’s Air Pollution: Real-time Air Quality Index по ссылке http: //waqi.info [9].
3.На карте справа выберите загрязнитель.
4.Поочередно меняя загрязнители, зафиксируйте максимальное и минимальное значения степени загрязнения атмосферы.
5.Заполните таблицу (табл. 9):
Дата проведения мониторинга ____________
Время проведения мониторинга ___________________
(добавить скриншот экрана с датой и временем)
|
|
Таблица 9 |
|
Форма записи результатов |
|
|
|
|
Загрязнитель |
Город с максимальным |
Город с минимальным |
|
уровнем загрязнения |
уровнем загрязнения |
Частицы PM2.5 |
|
|
Частицы PM10 |
|
|
Озон (O3) |
|
|
Двуокись азота (NO2) |
|
|
Диоксид серы (SO2) |
|
|
Монооксид углерода (CO) |
|
|
Индекс загрязнения AQI |
|
|
6.Оцените метеорологические параметры для выбранных городов, наведя курсор на соответствующий город на карте. Необходимо отметить значения температуры воздуха, влажности, давления, скорости ветра на момент проведения наблюдений.
7.Сравните показатели по дате измерения с предыдущим годом (годами)
вразделе «Исторические данные о качестве воздуха».
8.Выберите ближайший к Вашему местонахождению пункт наблюдений и зафиксируйте метеорологические параметры и показатели загрязнения.
9.Сравните данные, полученные для ближайшего пункта наблюдений, с максимальным и минимальным уровнем загрязнения атмосферного воздуха в мире.
10.Сделайте выводы о загрязнении атмосферы в момент проведения наблюдений с учетом метеорологических условий, а также антропогенной нагрузки на окружающую среду.
22
Задание 2.2
Оценка геоэкологических параметров площадного антропогенного источника воздействия на окружающую среду с использованием электронных интернет-ресурсов
В настоящее время постоянно возрастающее негативное антропогенное воздействие на окружающую среду приводит к появлению новых и накоплению старых источников загрязнения всех ее компонентов. Концентрация точечных стационарных источников загрязнения на значительной по площади территории позволяет рассматривать такую территорию, как «площадный» (рассредоточенный) объект — неорганизованный источник воздействия, линейные размеры которого влияют на оценку изменения качества окружающей среды в рассматриваемых расчетных точках. Примерами таких объектов могут рассматриваться: территории объектов неорганизованного размещения отходов, производственные зоны в целом, промышленные районы. Площадный, или рассредоточенный источник загрязнения может быть условно представлен в виде одного или нескольких точечных источников с использованием ситуационных планов и карт соответствующих масштабов.
Общий уровень воздействия на окружающую среду площадного антропогенного источника определяется как его собственными параметрами, так и геоэкологическими условиями территории, на которой он расположен.
Цель работы – провести исследование и оценку негативного воздействия площадного источника загрязнения окружающей среды с учетом его географического положения и геоэкологических параметров территории.
Объекты исследования – полигоны твердых коммунальных отходов на территории Воронежской области, промышленные зоны, индустриальные парки и др.
Работа выполняется с использованием информационных интернетресурсов и программ.
Порядок выполнения работы
1.Выбрать объект размещения отходов на территории Воронежской области из Государственного реестра объектов размещения отходов ГРОРО
(https: // uoit.fsrpn.ru) [11] или из прил. 1.
2.Описать назначение, характеристики объекта по данным ГРОРО.
3.Оценить географическое положение объекта.
4.Ввести координаты объекта в поисковую строку программы «Google earth pro» (ссылка для скачивания https: // earth-google.ru) [12].
5.Определить объект на карте местности.
6.Проанализировать факторы воздействия объекта на различные компоненты окружающей среды (атмосферу, почвы, водные объекты).
7.С помощью программы «Google earth pro»:
23
-найти объект на поверхности Земли, поставить метку;
-измерить площадь объекта;
-оценить рельеф местности;
-оценить расстояние от объекта исследования до ближайших водных объектов;
-оценить расстояние от объекта исследования до других антропогенных объектов.
8.На основе полученных данных, а также на основе гидрометеорологических параметров (Розы ветров метеостанции Воронеж - https: // lakka-sails.ru/winds/34123 [13], режимов температуры и влажности по данным ближайшей к объекту метеостанции – https://www.gismeteo.ru) [14] оценить направления воздействия объекта на компоненты окружающей среды и его опасность для ближайших природных и антропогенных объектов.
9.Результаты работы представить в виде отчета. Отчет в электронном виде должен отражать все пункты хода работы в виде текстов, скриншотов, таблиц.
3.ПРАКТИКУМ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ
ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ
Водная среда, обладая высокой растворяющей способностью и выполняя круговорот в природной среде, является естественным аккумулятором большей части антропогенных загрязняющих веществ (ЗВ). Техногенный круговорот воды связан с изъятием ее из природных источников для осуществления различных производственных процессов и возвращением измененной (загрязненной) воды в естественные водоемы.
Поступление ЗВ в водную среду оказывает разноплановое негативное воздействие на экосистемы. Так, тепловое воздействие обусловливает интенсификацию процессов жизнедеятельности гидробионтов, нарушая, таким образом, равновесие и устойчивость экосистемы. Минеральные соли оказывают значительное влияние на одноклеточные организмы. Взвешенные твердые частицы снижают прозрачность и аэрацию водной среды, что приводит к подавлению процесса фотосинтеза у водных растений. Оседание взвешенных частиц в условиях низкой скорости течения воды способствует заилению дна. В целом, повышенная концентрация механических загрязнителей угнетает жизнедеятельность водных организмов-фильтраторов. Загрязняющие вещества, входящие в состав осевших на дно твердых частиц и адсорбированные на их поверхности, выступают источником вторичного загрязнения воды.
Особенно опасно загрязнение природных вод тяжелыми металлами (ТМ), обладающими способностью к биоаккумуляции. Источниками ТМ являются гальванические и горнодобывающие предприятия, сточные воды черной и цветной металлургии. Нефть и нефтепродукты, попадая в воду, образуют на ее
поверхности |
воздухонепроницаемую |
пленку, |
создающую |
крайне |
|
24 |
|
|
|
неблагоприятные условия жизни для водных животных и растений. Кроме нефтесодержащих компонентов в такой пленке присутствуют другие ЗВ. Также углеводородные компоненты обладают способностью аккумулироваться в гидробионтах. Нефть и нефтепродукты поступают в водные объекты с поверхности городских территорий, а также при эксплуатации водного транспорта. Повышение концентрации биогенных элементов в воде приводит к эвтрофикации водоемов.
Поступление в природные водные объекты органических веществ, фенолов, ПАВ, диоксинов, пестицидов и т. д. провоцируют развитие токсикологической ситуации. Наибольшей токсичностью и устойчивостью обладают диоксины. К этому классу веществ относятся две группы хлорсодержащих органических соединений – дибензодиоксины и дибензофураны. Наиболее опасным токсичным веществом является 2, 3, 7, 8- тетра-хлордибензодиоксин (2, 3, 7, 8 – ТХДД).
Процессы загрязнения воды и, соответственно, их исследование имеет свою специфику. Распределение ЗВ в водной толще обусловлено скоростью и характером движения воды, физико-химическими свойствами загрязнителей и др. Условно можно выделить несколько вертикальных участков с различной реакционной способностью: поверхностную пленку, основную водную массу и донный осадок. Такое разделение необходимо учитывать при отборе проб воды для анализа.
Загрязняющие вещества в основном концентрируются в донном осадке (в виде нерастворимых соединений) и в поверхностной пленке (масло- и нефтепродукты).
Не разлагаемые загрязняющие вещества, попадающие в воду, обладают способностью аккумулироваться в биологических объектах и через пищевую цепь могут попадать в организм человека.
Таким образом, в основе механизма загрязнения водной среды находятся различные химические реакции, изучение условий протекания и конечных продуктов которых позволяет разработать меры по минимизации и ликвидации такого загрязнения.
В практикуме используется проект «IrYdium», который предлагает интерактивные, имитационные упражнения по использованию виртуальной химической лаборатории для исследований механизмов процессов химического загрязнения водной среды.
«Онлайновая химическая лаборатория «IrYdium» размещается на сайте www.chemcollective.org/vlab/vlab.php» [15].
25
Лабораторная работа 3.1
Практическое руководство по работе с виртуальной лабораторией
1. Выбор посуды
В меню действий слева от рабочего стола щелкните на кнопку «Glassware» (стеклянная химическая посуда).
Появится список доступной посуды. Наведите курсор мыши на нужный вам тип посуды и щелкните по нему один раз.
Меню закроется и на рабочем столе появится новая посуда.
2. Химический состав
В окне «Stockroom» (Окно просмотра растворов) щелкните «Solutions». Появится список кабинетов с химикатами. Щелкните по кабинету, откуда
вы ходите взять нужный химикат. Щелкните на нужный раствор, чтобы добавить его на рабочий стол.
3. Переливание растворов
Примечание: Используйте данный метод чтобы переливать растворы с помощью колбы, хим. Стакана и бюретки.
Точный режим (precise):
26
1. Щелкните на колбу, откуда вы хотите перелить химикат: имя колбы станет выделенным.
2. Перетащите колбу, откуда будет перелито содержимое поверх принимающей колбы. Колба, откуда будет перелит раствор, наклонится над принимающей колбой и ее имя будет подсвечено.
3. В поле переливания под рабочим столом введите объем раствораисточника (в мл), который нужно перелить, и затем нажмите «Pour».
4. В поле информация о составе, объем принимающей колбы будет меняться при переливании.
5. Если щелкнуть на колбу-источник, то можно увидеть аналогичные изменения, что и у принимающей колбы, только объем будет уменьшаться. Все значения Ph и концентрации состава обновятся после нажатия кнопки «Pour».
Переливание с помощью пипетки
Точный режим (precise):
Щелкните и перетащите колбу-источник поверх пипетки. Появится детальное изображение пипетки.
27
После совмещения изображения пипетки с раствором появится поле «Volume»; введите количество раствора, которое нужно взять из колбы
(Withdraw).
В окне информация о составе объем пипетки будет изменен в соответствии с новыми значениями. Щелкнув один раз на колбу-источник, можно увидеть, что ее объем снижается в соответствии с тем, насколько увеличивается объем в пипетке.
Щелкните один раз на пипетку и перетащите ее на принимающую колбу, чтобы добавить туда раствор. После совмещения изображения пипетки с раствором появится поле «Volume Точный режим» (precise); введите количество раствора, которое нужно добавить в колбу («Pour»).
4. Получение информации о растворе
Щелкните по раствору, о котором вы хотите узнать больше информации. Колба станет выделенной. Панель «Информация о составе» слева от рабочего стола будет показывать название, объем, концентрацию, температуру
и Ph выбранного состава.
5. Уборка оборудования
Щелкните на оборудовании, которое вы хотите убрать.
Щелкните правой кнопкой на объекте и выберите пункт «Remove» в меню.
6. Добавление рабочего стола
В меню «File» выберите пункт «New Workbench» (новый рабочий стол). Над текущим рабочим столом появится вкладка; щелкнув по ней, вы перейдете на другой рабочий стол.
28
7. Смена рабочего стола
Над текущим рабочим столом щелкните один раз по вкладке. Выбранная вкладка станет активной, и текущий рабочий стол сменится на тот, что вы выбрали.
8. Смена имени у посуды
Примечание: вам может понадобиться переименовать колбу, чтобы показать ее состояние после проведения реакции.
Щелкните правой кнопкой мыши по посуде, которую нужно переименовать.
Имя посуды станет подсвеченным и появится дополнительное окно. Наведите курсор мыши на пункт «Rename» и щелкните один раз. Появится окно «Rename to» (переименовать в).
Введите новое имя для посуды и щелкните на кнопку «Rename».
Окно закроется, и посуда получит новое название.
9. Уборка рабочего стола.
Правой кнопкой мыши щелкните на вкладку «Workbench» и выберите меню «Clear Workbench».
29
10. Горелка Бунзена
В меню действий в левой части рабочего стола щелкните на кнопку «Tools» (инструменты).
Появится меню с доступными инструментами. Выберите в меню «Bunsen Burner» (Горелка Бунзена). Горелка Бунзена появится на рабочем столе.
Интенсивность нагрева регулируется стрелками под горелкой.
11. Аналитические весы
В меню действий в левой части рабочего стола щелкните на кнопку «Tools» (инструменты).
Появится меню с доступными инструментами. Выберите в меню «Scale».
Весы появятся на рабочем столе.
Разместив на них взвешиваемый предмет, например, «Weigh Boat» (посуда для взвешивания), на дисплее весов появится вес этого предмета.
12. Бюретка
В меню действий в левой части рабочего стола щелкните на кнопку «Glassware» (стеклянная химическая посуда).
Появится меню с доступной посудой.
Выберите в меню «Other» (другое). Из предложенных предметов выберите «Burette» (бюретка).
Бюретка появится на рабочем столе.
30