7732

61

вредного вещества в воде, которая 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.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в

первую очередь промысловых.

При интерпретации результатов мониторинга состояния водной среды важно знать, к какому типу водных объектов отнесены река, озеро,

водохранилище, и использовать для оценки ситуации соответствующие нормативы.

Для воды установлены предельно допустимые концентрации более чем

960 химических соединений, которые объедееинены в три группы по следующим лимитирующим показателям вредности (ЛПВ): санитарно-

токсикологическому (с.-т.); общесанитарному (общ.); органолептическому

(орг.).

В гидрохимической практике используется и метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения. В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДКвр

– Кi и повторяемости случаев превышения Нi, а также общий оценочный балл –

Bi:

где Сi – концентрация в воде i-го ингредиента; ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го ингредиента для водоемов рыбохозяйственного назначения;

NПДКi – число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту; Ni – общее число измерений i-го ингредиента.

62

Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности

(ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды.

Также оценка качества воды и сравнение современного состояния водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса загрязнения воды по гидрохимическим показателям (ИЗВ). Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рассчитывается усреднением как минимум пяти индивидуальных показателей качества воды. Обязательны для учета следующие показатели: концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление кислорода БПК5:

1 n C

ИЗВ i

n i 1 ПДКi .

ПХЗ-10 (показатель химического загрязнения). Этот показатель особенно важен для территорий, где загрязнение химическими веществами наблюдается сразу по нескольким веществам, каждый из которых многократно превышает ПДК. Его расчитывают только при выявлении зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.

Расчет ведут по десяти соединениям, максимально превышающим ПДК,

по формуле:

ПХЗ-10 = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + С3/ПДК3 + …С10/ПДК10, где С1, С2, С3 … С10 – концентрация химических веществ в воде: ПДК-

рыбохозяйственные.

При определении ПХЗ-10 для химических веществ, по которым относительно удовлетворительное значение загрязнения вод отсутствует,

отношение С/ПДК условно принимают равным 1.

63

Для установления ПХЗ-10 рекомендуют проводить анализ воды по

максимально возможному числу показателей.

Вдополнительные показатели включены общепринятые физико-

химические и биологические характеристики, дающие общее представление о составе и качестве вод. Эти показатели используют для дополнительной характеристики процессов, происходящих в водных объектах. Кроме того, в

дополнительные характеристики включают показатели, учитывающие способность загрязняющих веществ накапливаться в донных отложениях и гидробионтах.

Коэффициент донной аккумуляции КДА вычисляют по формуле: КДА = Сд.о./Св,

где Сд. о. и Св — концентрация загрязняющих веществ соответственно в донных отложениях и воде.

Коэффициент накопления в гидробионтах: Кн = Сг/Св,

где Сг — концентрация загрязняющих веществ в гидробионтах.

При оценке состояния водных экосистем достаточно надежными показателями являются характеристики состояния и развития всех экологических групп водного сообщества.

При выделении рассматриваемых зон используют показатели по бактерио-, фито-, и зоопланктону, а также по ихтиофауне. Кроме того, для определения степени токсичности вод применяют интегральный показатель – биотестирование (на низших ракообразных). При этом соответствующая токсичность водной массы должна наблюдаться во всех основных фазах гидрологического цикла.

Основные показатели по фито- и зоопланктону, а также по зообентосу приняты на основании данных региональных служб гидробиологического контроля, характеризующих степень экологической деградации пресноводных экосистем.

64

Параметры показателей, предлагаемые для выделения на данной территории зон, должны формироваться на материалах достаточно продолжительных наблюдений (не менее трёх лет).

Следует иметь в виду, что индикаторные значения видов могут быть различны в разных климатических зонах.

При оценке состояния водных экосистем важны показатели по ихтиофауне, особенно для уникальных, особо охраняемых водных объектов и водоёмов первой и высшей рыбохозяйственной категории.

Задание.

Рассчитать интегральные индексы загрязненности воды для рек табл 1.

Провести сравнительную оценку степени загрязненности воды с учетом шкалы оценки загрязненности по 6 загрязняющим веществам (ИЗВ) (табл.2). Выделить приоритетные загрязняющие воду рек вещества, определить возможные источники сбросов веществ и мероприятия по их снижению

Таблица 2

Шкала оценки степени загрязнения воды по индексам загрязненности для шести приоритетных загрязнителей

65

2.7. Воздушная среда урбанизированных территорий

2.7.1. Химический состав городского воздуха

Воздух - один из элементов среды, необходимый всему живому. Но для нормальной жизнедеятельности человеку необходимо не только наличие воздуха, но и его определенная чистота. От качества воздуха зависит здоровье людей, состояние животного и растительного мира, прочность и долговечность любых конструкций, зданий, сооружений. Загрязненный воздух является источником загрязнений воды, почвы, пищи.

Атмосферный воздух – необходимый природный ресурс, входящий в состав биосферы и используемый всеми живыми организмами для дыхания.

Живые организмы - основные потребители воздуха. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через животных и растений, включая человека,

примерно, за 10 лет.

Значение качества воздуха на жизнедеятельность организмов трудно переоценить. Чистый воздух состоит из невзаимодействующих между собой газов: азот - 78,08%, кислород – 20, 95%, СО2 – 0,033%, аргон – 0,94% и

остальные газы (водород, инертные газы и др.). В результате загрязнений состав и концентрация газов в атмосфере может меняться. Важно сознавать,

что загрязнение атмосферы не одна, а множество примесей к основным

66

компонентам воздуха. Количество каждого конкретного загрязнителя сильно варьирует в зависимости от расстояния до источника, направления ветра,

погодных условий. Поэтому, концентрация смеси, которой мы подвергаемся меняется ежедневно. Последствия, практически никогда не бывают вызваны одним загрязнителем.

2.7.2. Основные источники атмосферного загрязнения

Загрязнители атмосферы подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные – это выбросы, непосредственно поступающие в атмосферу от различных источников. Это в значительной мере продукты сжигания угля,

газа, бензина и др. жидкого топлива, а также отходов (бумаги, пластика и др.).

Первичным источником загрязнения является дым, в котором содержатся взвеси. Вторичные – это продукты, образующиеся при химических взаимодействиях первичных загрязнителей в атмосфере. Они часто бывают более токсичными и опасными, чем первичные.

Основными источниками загрязнения городской воздушной среды являются: автотранспорт, топливно-энергетический комплекс,

промышленность, коммунально-бытовое хозяйство.

В городской воздушной среде можно выделить 8 наиболее опасных загрязнителей атмосферы:

1. Взвеси и пыли. Представляют собой крошечные частицы и капли,

находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. Мы наблюдаем их в виде дыма или смога. Взвеси могут переносить другие загрязнители, растворенные или адсорбированные в них или приставшие к их поверхности.

2.Углеводороды и другие органические соединения. Эта группа включает

всебя бензин, растворители и растворы органических веществ, находящиеся в атмосфере в виде паров. Большинство органических веществ окисляется О3, О2

и О. Продуктами окисления являются альдегиды и пероксиацилнитраты (ПАН),

которые являются очень вредными веществами, раздражающими глаза,

67

затрудняющими дыхание.

3.Оксиды углерода, и в первую очередь, угарный газ СО.

4.Оксиды азота: окись и двуокись азота, которые присутствуют также и приземном слое атмосферы в результате происходящих фотохимических реакций.

5.Оксиды серы (в основном SO2).

6.Кислоты (H2SO4 и HNO3).

7.Свинец и другие тяжелые металлы.

8.Озон и другие фотохимические окислители.

Поступление в атмосферный воздух продуктов техногенеза увеличивает концентрацию в нем токсичных веществ часто до уровней, опасных по биологическому действию для человека, животных и растений.

На живые организмы в условиях загрязненной атмосферы одновременно действуют все находящиеся в воздухе токсичные компоненты, причем их совместное влияние может усиливать отрицательное воздействие каждого из них в отдельности. Эффектом суммации обладают диоксид серы и диоксид азота, оксид углерода, фенол и ряд других ассоциаций токсичных веществ.

Состояние атмосферного воздуха, загрязненного несколькими веществами,

оценивается с помощью комплексного показателя – индекса загрязнения атмосферы (ИЗА).

Выделяются следующие группы мероприятий по охране воздушного бассейна: технологические, архитектурно-планировочные, санитарно-

технические, инженерно-организационные.

Технологические мероприятия включают в себя:

создание малоотходных технологических процессов на основе разработки принципиально новых технологий и технологических средств,

комплексного использования сырья и утилизации отходов производства,

повышение эффективности работы газопылеулавливающих установок,

организации ТПК с замкнутой системой материального баланса вещества,

68

включая отходы производства;

замену топлива: предпочтительнее топливо с меньшим количеством продуктов сгорания (вместо угля и мазута – природный газ);

электрофикацию производства, транспорта и быта, замену пламенного нагрева электрическим;

использование трубопроводов, гидро- и пневмотранспорта для пылящих материалов;

замену прерывистых технологических процессов непрерывными.

Архитектурно-планировочные мероприятия.

Вэту группу входит комплекс приемов, включающий зонирование территории города, борьбу с природной запыленностью, рациональное размещение предприятий, организацию санитарно-защитных зон, планировку жилых районов, озеленение населенных мест.

Вцелях снижения вредного влияния выбрасываемых в атмосферу пыли и газов на здоровье людей промышленные предприятия, загрязняющие воздух,

надо располагать вдали от жилых массивов, с подветренной стороны и отделять санитарно-защитными зонами. В санитарно-защитной зоне высаживаются деревья и кустарники, создаются лесопарки. В этих зонах можно располагать склады, гаражи, пожарные депо, прачечные и др.

В зависимости от вредности выбрасываемых веществ и степени их возможной очистки каждое промышленное предприятие относится к тому или иному классу. В соответствии с классом устанавливают следующие размеры санитарно-защитных зон: 1 класс - 1000 м; II класс - 500; III класс - 300; IV

класс - 100; V класс - 50 м.

Зеленые насаждения в городах, промышленных зонах и санитарно-

защитных зонах очищают воздух от газов, обогащают его кислородом. Очень важно озеленение санитарно-защитных зон. На расстоянии 500 м от предприятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха SO, H2S в 2 раза ниже, чем у источника загрязнения, а при наличии озеленения в 3-4 раза ниже.

69

При озеленении санитарной зоны между деревьями следует высаживать кустарники. Вертикальное озеленение вьющимися растениями не только украшает здание, но и удлиняет срок его службы.

Санитарно-технические мероприятия

Эта группа включает специальные меры по защите воздушного бассейна с помощью очистных сооружений. Для очистки промышленных выбросов используются различные конструкции очистных сооружений, которые отличаются принципом работы, эффективностью.

Инженерно-организационные мероприятия

В том случае, когда существующие методы очистки не обеспечивают санитарных норм, прибегают к инженерно-организационным мероприятиям.

Снижение интенсивности движения транспорта на отдельных перегруженных городских магистралях, увеличение высоты труб, через которые осуществляются газопылевые выбросы в атмосферу, повышение скорости движения газов по этим трубам и пр. – все это относится к инженерно-

организационным мероприятиям.

Загрязнения автотранспортом зависят от организации дорожного движения; они возрастают при торможении, на малых оборотах движения и т.

д. Эта проблема решается путем развязки пересечения дорог в разных уровнях,

создания на дорогах «зеленой волны», прокладки трассы дорог в выемках.

Разработаны новые системы регулирования уличного движения, которые сводят к минимуму возможность образования пробок, потому что, ос-

танавливаясь, а затем набирая скорость, автомобиль выбрасывает в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении.

Улучшение качества воздуха имеет не только экологическое, но и важное социально-экономическое значение. Это обусловлено многими причинами, и,

прежде всего, неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов,

крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения.

70

Практическая работа 6

Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта

Цель работы: Ознакомление с основными видами антропогенных загрязнений окружающей среды и методами их экспрессного анализа.

Оборудование: калькулятор.

Теоретическая часть

Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами азота NOx и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50%

по NOx от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание СО и NOx можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированных двигателей, а также двигателя в режиме прогрева.

Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных газов за определенный промежуток времени.

Квыбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ

(концентрация в выхлопных газах 0,3 – 10% объема), углеводороды – несгоревшее топливо (до 3% объема) и оксиды азота (до 0,8% объема), сажа.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются:

1.Количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;

2.Нормы расхода топлива автотранспортом (табл. 3);

3.Значение эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (табл. 4).