Мониторинг окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт цветных металлов и материаловедения

Кафедра Техносферная безопасность горного и металлургического производства

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему «Мониторинг окружающей среды»

Руководитель

старший преподаватель В.А. Стрекалова

Студент ЦМ 12-17 Б Д.И. Волгина

Красноярск 2014 г



Задание по курсовой работе

Исходные данные загрязнителей атмосферного воздуха

Пыль

Наименование	Концентрация, г/м3
Оксид кальция CaO	40

Газ

Наименование	Концентрация, мг/м3
Монооксид углерода СО	3,0
Сернистый газ SO2	0,4
Сероводород H2S	0,02
Фенол	0,05

Исходные данные загрязнителей почвы

Наименование	Концентрация, мг/кг
Свинец	45
Бенз(а)пирен	0,04

Исходные данные загрязнителей сточных вод

Наименование	Концентрация, мг/л
Фтор	2,8
Нефтепродукты	0,2

Высота трубы: 58м.

выброс загрязнитель экологический мониторинг



Оглавление

Введение

1. Характеристика климатического условия

2. Качественно-количественная характеристика вредных выбросов, сбросов, а так же токсикологическая характеристика загрязнителей

2.1 Характеристика загрязнителей атмосферного воздуха

2.2 Характеристика загрязнителей в почвенном покрове

2.3 Характеристика загрязнителей сточных вод

3. Обоснование комплексного экологического мониторинга окружающей среды

4. Обоснование метода прогнозирования состояния природной среды

5. Общие выводы с расчётами ущерба, причинённого загрязнениями окружающей среды

5.1 Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха

5.2 Ущерб от загрязнения почв и земельных ресурсов

5.3 Ущерб от загрязнения водных объектов

Заключение

Вывод

Библиографический список



Введение

Сохранение окружающей природной среды и переход современного человечества к устойчивому развитию является одной из самых важных проблем.

В различных видах научной и практической деятельности человека издавна применяется метод наблюдения - способ познания, основанный на относительно длительном целенаправленном и планомерном восприятии предметов и явлений окружающей действительности.

Уже в ХХ веке возник термин мониторинг для определения системы повторных целенаправленных наблюдений за состоянием окружающей среды, ее оценки и прогноза изменений под воздействием природных и антропогенных факторов.

Мониторинг осуществляет охрану окружающей среды. Это очень сложная и многогранная задача, которая требует для своего решения общих усилий стран и регионов - как глобальных, так и локальных. Сотрудничество между странами в области охраны природы осуществляется через такие организации как Европейский экономический союз (ЕЭС), Организация объединенных наций (ООН) в рамках "Программы ООН по окружающей среде" (ЮНЕП). К главным направлениям ЮНЕП относятся экологические проблемы населенных пунктов, а также проблемы здоровья и благосостояния человека; охрана наземных экосистем и борьба с распространением пустынь; деятельность, связанная с экологическим образованием и информацией; торговые, экономические и технологические аспекты по защите природы; защита Мирового океана от загрязнения; охрана растительности и диких животных; экологические вопросы энергетики.

В данной работе мы рассматриваем комплексный экологический мониторинг, который подразумевает деятельность по регулярному слежению и контролю за экологическим состоянием и антропогенным изменением территориальных и аквальных систем с целью их оценки и прогноза, а также управления этим состоянием.

Цель данного проекта - приобрести опыт в системе наблюдения, оценки и прогноза состояния окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия.

Задачи проектирования:

1. Практическое закрепление изученных по дисциплине материалов.

2. Количественная и качественная оценка состояния воздуха, сточных вод, почвенного покрова.

3. Составление прогноза о состоянии окружающей среды.

4. Расчет эколого-экономического ущерба среды обитания.



1. Характеристика климатического условия

Красноярский край - субъект Российской Федерации, расположенный в Центральной Сибири в бассейне реки Енисей. Площадь территории - 2 366 797 км², что составляет 13,86 % территории России. На севере край омывается водами двух морей Северно Ледовитого океана - Карским морем и морем Лаптевых.

Граничит с Якутией и Иркутской областью на востоке, с Тувой и Хакасией на юге, с Кемеровской и Томской областями, Ханты-Мансийским и Ямало-Ненецким автономными округами на западе.

Климат Красноярского края резко континентальный, характерны сильные колебания температур воздуха в течение года. В связи с большой протяжённостью края в меридиональном направлении климат очень неоднороден. Для северных и центральных районов края, где проживает незначительная масса населения, характерен континентальный климат с продолжительной зимой и коротким летом, в центре - жарким, а на севере -- прохладным.

Климат Красноярского края резко континентальный, характерны сильные колебания температур воздуха в течение года. В связи с большой протяженностью края в меридиональном направлении климат очень неоднороден. Для северных и центральных районов края, где проживает незначительная масса населения, характерен континентальный климат с продолжительной зимой и коротким, в центре, жарким, на севере -- прохладным, летом.

На территории края выделяют три климатических пояса: арктический, субарктический и умеренный. В пределах каждого из них заметны изменения климатических особенностей не только с севера на юг, но и с запада на восток. Поэтому выделяются западные и восточные климатические области, граница которых проходит по долине реки Енисей. Длительность периода с температурой более 10 °C на севере края составляет менее 40 дней, на юге 110--120 дней.

Для центральной части региона, преимущественно равнинной, с островными лесостепями и плодородными почвами, характерны относительно короткое жаркое лето, продолжительная холодная зима, быстрая смена температур. На юге края -- тёплое лето и умеренно суровая малоснежная зима. Сухой чистый воздух, обилие солнечных дней летом, целебные воды источников и многочисленных озёр создают благоприятные условия для строительства курортов, санаториев и баз отдыха.

Средняя температура января ?36 °C на севере и ?18 °C на юге, в июле соответственно +10 °C и +20 °C. В среднем в год выпадает 316 мм осадков, основная часть -- летом, в предгорьях Саян 600--1000 мм. Снежный покров устанавливается в начале ноября и сходит к концу марта. В горах Восточного и Западного Саян снег в некоторые годы сохраняется круглый год. Здесь снег лежит на высоте 2400--2600 м, в горах Путорана -- на высоте 1000--1300 м.



2. Качественно-количественная характеристика вредных выбросов, сбросов, а также токсикологическая характеристика загрязнителей

2.1 Характеристика загрязнителей атмосферного воздуха

Оксид кальция CaO (окись кальция, негашёная известь или «кипелка», «кирабит»)

Загрязнитель	Класс опасности	ОБУВ
CaO	3	0,03

Концентрация CaO: 40 г/м³

Оксид кальция представляет собой белое кристаллическое вещество. Он относится к основным оксидам. Образование данного вещества осуществляется путем температурного воздействия на известяняк - осадочную породу органического или хемогенного происхождения, в составе которой содержится карбонат кальция, распадающийся на углекислый газ и оксид. Как пищевая добавка, соединение известно под обозначением Е529.

Растворимость в воде - свойство оксида кальция, которое способствует образованию гидроксида кальция. Соединение также подвергается растворению в таком веществе, как глицерин.

Применение оксида кальция:

1. Используется как пищевая добавка для производства муки и хлебобулочных изделий. Улучшает качественные и вкусовые характеристики продукции. Данная пищевая добавка выполняет функции эмульгатора.

2. Изготовление силикатного кирпича в строительстве. Ранее вещество использовалось как известковый цемент: во время смешивания оксида и воды образуется гидроксид, который твердеет при условии поглощения углекислого газа из воздуха, при этом превращаясь в карбонат кальция. На сегодняшний день в данном ключе соединение не используется, поскольку полученные строения обладают способностью накапливать, а также поглощать сырость. Известковый цемент недопустим также для применения во время кладки печей, поскольку при температурном воздействии происходит выделение удушливого диоксида углерода.

3. Негашеная известь может использоваться в качестве недорогого и вполне доступного огнеупорного материала.

4. В лабораторной практике для осушения веществ, не вступающих с ним в реакцию

5. В нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Как пищевая добавка оксид кальция является безвредным и не представляет угрозы человеческому здоровью. Однако его неосторожное применение в чистом или концентрированном виде может в значительной степени негативно отразиться на самочувствии человека. Попадание данного вещества в организм или на кожные покровы может быть черевато такими последствиями, как ожог пищевода и желудка, краснота или стекловидный отек глаз, химический ожог и.т.п. Нередкими являются и такие случаи, когда неразумное использование оксида кальция становится причиной возникновения конъюктивита или дерматита.

Монооксид углерода CO

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/м3
		Максимально разовая	Среднесуточная
СO	4	5	3

Концентрация CO: 3,0 мг/м³

Монооксид углерода CO ( угарный газ, окись углерода) - бесцветный (при нормальных условиях) ядовитый газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей. При комнатных температурах CO малоактивен, его химическая активность значительно повышается при нагревании и в растворах.

Токсичность дыма, выделяющегося при горении угля, была описана ещё Аристотелем и Галеном.

Оксид углерода(II) был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776 при нагревании оксида цинка с углём, но первоначально его ошибочно приняли за водород, так как он сгорал синим пламенем.

То, что в состав этого газа входит углерод и кислород, выяснил в 1800 английский химик Вильям Крюйкшенк. Токсичность газа была исследована в 1846 году французским медиком Клодом Бернаром в опытах на собаках.

Оксид углерода(II) вне атмосферы Земли впервые был обнаружен бельгийским учёным М. Мижотом (M. Migeotte) в 1949 году по наличию основной колебательно-вращательной полосы в ИК-спектре Солнца. Оксид углерода(II) в межзвёздной среде был обнаружен в 1970 г.

Монооксид углерода поступает в атмосферу от промышленных предприятий в результате неполного сгорания топлива. Много оксида углерода содержится в выбросах предприятий металлургии и нефтехимии, но главным источником оксида углерода является автомобильный транспорт.

СО плохо сорбируется активированным углем и другими пористыми материалами. Как соединение с двухвалентным атомом углерода он является восстановителем и может вступать в реакции окисления. Поскольку газ легче воздуха, зоны нестойкого химического заражения на открытом пространстве могут формироваться лишь в очагах обширных пожаров.

Монооксид углерода входит в состав атмосферы (10%). В атмосферу оксид углерода попадает в составе вулканических и болотных газов, в результате лесных и степных пожаров, выделения микроорганизмами, растениями, животными и человеком. Из поверхностных слоев океанов в год выделяется 220х106 тонн оксида углерода в результате фоторазложения красных, сине-зеленых и др. водорослей, продуктов жизнедеятельности планктона. Естественный уровень содержания оксида углерода в атмосферном воздухе - 0,01-0,9 мг/м3.

Чувствительность людей к оксиду углерода зависит от многих факторов: от длительности экспозиции, степени физической нагрузки в момент действия яда, от температуры внешней среды и состояния организма. Отравление наступает быстрее и протекает тяжелее при анемиях, авитаминозах, у истощенных людей.

Единственный способ поступления газа в организм - ингаляционный. Выделение оксида углерода из организма при обычных условиях происходит в неизмененном состоянии также через легкие. Период полувыведения составляет 2 - 4 часа.

Токсическое действие монооксида углерода на организм основано на реакции взаимодействия с гемоглобином крови и образованием карбоксигемоглобина, неспособного переносить кислород. Возникающая гипоксия носит гемический характер.

Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаки отравления: головная боль и головокружение; отмечается шум в ушах, одышка, сердцебиение, мерцание перед глазами, покраснение лица, общая слабость, тошнота, иногда рвота; в тяжёлых случаях судороги, потеря сознания, кома.

CO очень слабо поглощается активированным углём обычных фильтрующих противогазов, поэтому для защиты от него применяется специальный фильтрующий элемент (он может также подключаться дополнительно к основному) -- гопкалитовый патрон. Гопкалит представляет собой катализатор, способствующий окислению CO в CO₂ при нормальных температурах. Недостатком использования гопкалита является то, что при его применении приходится вдыхать нагретый в результате реакции воздух. Обычный способ защиты -- использование изолирующего дыхательного аппарата.



Оксид серы SO₂

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/м3
		Максимально разовая	Среднесуточная
SO2	3	0,5	0,05

Концентрация SO₂: 0,4 мг/м³

Оксид серы SO₂ ( сернистый газ, сернистый ангидрид, серы диоксид) - это бесцветный газ, имеющий в в нормальных условиях резкий характерный запах (похож на запах загорающейся спички). Сжижается под давлением при комнатной температуре. Сернистый газ растворим в воде, при этом образуется нестойкая серная кислота. Также это вещество растворяется в серной кислоте и этаноле. Это один из основных компонентов, входящих в состав вулканических газов.

В основном диоксид серы используют для получения кислоты серной. Также его применяют как консервант (Е-220) в производстве слабоалкогольных напитков (вино и другие напитки средней ценовой категории). Благодаря свойству этого газа убивать различные микроорганизмы, им окуривают складские помещения и овощехранилища. Помимо этого, оксид серы используют для отбеливания шерсти, шелка, соломы (тех материалов, которые нельзя отбелить хлором). В лабораториях сернистый газ применяют в качестве растворителя и в целях получения различных солей кислоты сернистой.

С. г. образуется и выделяется в воздух рабочих помещений в ряде производств: серной кислоты, целлюлозы, при обжиге руд, содержащих сернистые металлы, в травилках на металлозаводах, при производстве стекла, ультрамарина и.д.р. Весьма часто С. г. содержится в воздухе котельных и зольных помещений, где он образуется при сжигании содержащих серу углей.

С.г. является одним из сильных загрязнителей атмосферы. Он обладает сильными токсическими свойствами. Симптомы отравления - это кашель, насморк, охриплость голоса, своеобразный привкус во рту, сильное першение в горле. При вдыхании диоксида серы в высоких концентрациях возникает затруднение глотания и удушье, расстройство речи, тошнота и рвота, возможно развитие острого отека легких.

ПДК сернистого газа:

- в помещении - 10 мг/мі;

- среднесуточная максимально-разовая в атмосферном воздухе - 0,05 мг/мі.

Чувствительность к диоксиду серы у отдельных людей, растений и животных различна. Например, среди деревьев наиболее устойчивы дуб и береза, а наименее - ель и сосна.

Очень чувствительны к загрязнению сернистым газом люцерна, хлопчатник, пшеница, капуста, ячмень, овес, табак, женьшень, редька, ежа сборная. Двуокись серы поступает в растения в основном через устьица. Чем сильнее опушены листья, тем меньше они поглощают сернистый газ. Мало газа поглощают вишня войлочная, клен серебристый, много -желтая акация. Газ растворяется в жидкой среде клеток. Скорость поступления фитотоксина зависит от его доли в воздухе и насыщенности листьев водой; увлажненные листья быстрее поглощают S02, чем сухие. Например, листья фасоли при влажности воздуха 75% поглощают сернистый газ в 2-3 раза быстрее, чем при влажности 35%.

Многие растения интенсивна накапливают серу. Чем больше серы в листьях, тем сильнее повреждаются листья: первоначально возникают ожоги, затем пластинки морщатся и отмирают. Сосна сбрасывает хвоинки при концентрации сернистого газа 1:1000000. Усиление концентрации сернистого газа ускоряет гибель хвои за короткие часы. Молодые побеги поглощают сернистый газ активнее, чем старые. Сернистый газ снижает содержание хлорофилла, нарушает структуру хлоропластов и снижает интенсивность фотосинтеза: рост растений ослабляется, урожайность и устойчивость к неблагоприятным условиям среды падает.

Очень сильно реагируют на сернистый газ лишайники. Лихенофло-ра города беднее пригородов. Первыми реагируют на сернистый газ лишайники кустистой формы, затем листовые и последними - накипные, или корковые.
В промышленной зоне городов лишайники вообще отсутствуют. Формируется своего рода лишайниковая пустыня. Лишайники весьма чувствительны к сернистому газу потому, что у них отсутствует непроницаемая кутикула и газообмен ведется всей поверхностью. Кроме того, сернистый газ в больших количествах концентрируется в дождевой воде, а лишайники адсорбируют ее всей поверхностью. Лишайники также способны при 0°С и поглощать, естественно, сернистый газ. Они, кроме того, не могут избавляться от пораженных участков как, например, некоторые высшие растения.

Сероводород H₂S

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/м3
		Максимально разовая	Среднесуточная
H2S	2	0,008	0,008

Концентрация H₂S: 0,02 мг/м³

Сероводород H₂S (сернистый водород, сульфид водорода, дигидросульфид) -- бесцветный газ с запахом протухших куриных яиц и сладковатым вкусом.

Плохо растворим в воде, хорошо -- в этаноле. Ядовит. При больших концентрациях взаимодействует со многими металлами. Огнеопасен. Концентрационные пределы воспламенения в смеси с воздухом составляют 4,5--45 % сероводорода.

Сероводород реагирует почти со всеми металлами, образуя сульфиды, которые по отношению к железу играют роль катода и образуют с ним гальваническую пару. Разность потенциалов этой пары достигает 0,2-0,48 В. Способность сульфидов к образованию микрогальванических пар со сталью приводит к быстрому разрушению технологического оборудования и трубопроводов.

Бороться с сероводородной коррозией чрезвычайно трудно: несмотря на добавки ингибиторов кислотной коррозии, трубы из специальных марок нержавеющей стали быстро выходят из строя. И даже полученную из сероводорода серу перевозить в металлических цистернах можно в течение ограниченного срока, поскольку цистерны преждевременно разрушаются из-за растворенного в сере сероводорода. При этом происходит образование полисульфанов HS_nH. Полисульфаны более коррозионно-активные элементы, чем сероводород.

Сероводород, присоединяясь к непредельным соединениям, образует меркаптаны, которые являются агрессивной и токсичной частью сернистых соединений -- химическими ядами. Именно они значительно ухудшают свойства катализаторов: их термическую стабильность, интенсифицируют процессы смолообразования, выпадения и отложения шлаков, шлама, осадков, что вызывает пассивацию поверхности катализаторов, а также усиливают коррозийную активность материала технологических аппаратов.

H₂S значительно усиливает процесс проникновения водорода в сталь. Если при коррозии в кислых средах максимальная доля диффундирующего в сталь водорода составляет 4% от общего количества восстановленного водорода, то в сероводородсодержащих растворах эта величина достигает 40%.

Используется в химической промышленности для синтеза некоторых соединений, получения элементарной серы, серной кислоты, сульфидов. Сероводород также используют в лечебных целях, например, в сероводородных ваннаx.

В природе встречается довольно редко в составе попутных нефтяных газов, природного газа, вулканических газах, в растворённом виде в природных водах (например, в Чёрном море слои воды, расположенные глубже 150--200 м содержат растворённый сероводород). Образуется при гниении белков, только тех, которые содержат в составе аминокислоты, метионин и/или цистеин. Небольшое количество сероводорода содержится в кишечных газах человека и животных.Очень токсичен.

Вдыхание воздуха с небольшим содержанием сероводорода вызывает головокружение, головную боль, тошноту, а со значительной концентрацией приводит к коме, судорогам, отёку лёгких и даже к летальному исходу. При высокой концентрации однократное вдыхание может вызвать мгновенную смерть. При вдыхании воздуха с небольшими концентрациями у человека довольно быстро возникает адаптация к неприятному запаху «тухлых яиц», и он перестаёт ощущаться. Во рту возникает сладковатый металлический привкус. При вдыхании воздуха с большой концентрацией из-за паралича обонятельного нерва запах сероводорода почти сразу перестаёт ощущаться.

Фенол

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/м3
		Максимально разовая	Среднесуточная
C6H5OH	2	0,01	0,003

Концентрация C₆H₅OH:0,05 мг/м³

Фенолами называют органические вещества, в состав которых входит одна или несколько гидроксильных групп, присоединенных к углероду бензольного кольца. Простейший фенол называется также карболовой кислотой. Температура плавления фенола невысока - 40,9°С, поэтому при обычных условиях фенол представляет собой бесцветные кристаллы, которые немного полежав на воздухе, приобретают розоватый оттенок.

Фенол - летучее вещество с характерным резким запахом. Пары его ядовиты. При попадании на кожу фенол вызывает болезненные ожоги.

В химической промышленности фенолы используют для изготовления красителей, пестицидов, лекарственных препаратов, фенолформальдегидных смол и синтетических волокон. Прежде фенол в виде разбавленного раствора применялся в качестве антисептика (т.н. «карболка») для дезинфекции белья и помещений. И сегодня в состав многих чистящих и дезинфицирующих растворов тоже входят различные фенолы, которые действуют как бактерицидные средства. Фенолы добавляют в пестициды и фунгициды, также они используются как консерванты для клея и древесины.

Фенол и его производные без труда проникают в организм человека через кожу и желудочно-кишечный тракт, а пары фенола - через легкие. В организме фенол легко образует соединения с другими веществами, присутствующими в организме. Чем выше концентрация фенола в крови, тем сильнее его неблагоприятное влияние на здоровье человека. Продукты взаимодействия фенола с другими веществами, а также часть несвязанного фенола выводятся с мочой.

О наличии фенола в организме можно узнать по анализу мочи. Он также помогает определить, что данный человек отравился фенолом либо веществами, которые превратились в его организме в фенол.

При остром отравлении, сопровождающем попадание фенола на кожу или вдыхание его паров, наблюдается сильное жжение в местах, подвергшихся его непосредственному воздействию. Проявляются ожоги слизистых тканей; возникает сильная боль в области рта, в глотке, животе; тошнота, рвота, понос; резкая бледность, слабость, отек легких; возможны острые аллергические проявления; артериальное давление понижено; развивается сердечно-легочная недостаточность, возможны судороги; моча бурая, быстро темнеет на воздухе.

Хроническое отравление фенолом приводит к анорексии, вызывает даирею, головокружение, трудности при глотании, обильное отделение слюны.

В нашей стране ПДК фенола в жилой зоне составляет 0,03 мг/м³ (СанПин 2.1.2.1002-00), а в воздухе рабочей зоны - 0,3 мг/ м³.

Запах фенола - сильный и сладковатый - начинает ощущаться, если концентрация фенола в воздухе превышает 0.04 ppm (0.000004%).

2.2 Характеристика загрязнителей в почвенном покрове

Свинец

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/кг
Pb	1	0,0002

Концентрация Pb: 45 мг/кг

Тяжелый металл, который при контактах с кожей и при попадании в организм вызывает наибольшее количество тяжелейших заболеваний. Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями во всем мире признается одной из главных проблем экологии и охраны здоровья населения.

Наибольшие выбросы свинца в атмосферу происходит в следующих отраслях производства:

- металлургическая промышленность. Причем на долю цветной металлургии приходится 98% от общего выброса данной промышленности;

- машиностроение. Точнее производство аккумуляторов;

- топливно-энергетический комплекс. Загрязнение среды обусловлено производством этилированных бензинов;

- химический комплекс. Выбросы связаны с производством пигментов, сиккативов, специальных стекол, смазок, антидетонационных присадок к автомобильным бензинам, полимеризацией пластмасс и др.;

- стекольные предприятия;

- консервное производство;

- деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность - предприятия оборонной промышленности;

В настоящее время промышленные предприятия, урбанизированные территории и транспортные артерии являются значительными источниками образования и накопления в объектах окружающей среды, главным образом в почвах, соединений свинца - токсичного металла 1-го класса опасности. Доля техногенного свинца в природных средах, в том числе и в почвах индустриальных центров на один - два порядка превышает его природный фон. Среднегодовой прирост концентраций свинца в промышленных центрах составляет 3-5 и более процентов.

Свинец влияет на нервную систему человека, что приводит к снижению интеллекта, вызывает изменение физической активности, координации слуха, воздействует на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеванию сердца. Это оказывает негативное влияние на состояние здоровья населения и в первую очередь детей, которые наиболее восприимчивы к свинцовым отравлениям. Свинец проникает в организм через желудочно-кишечный тракт или дыхательную систему и разносится затем кровью по всему организму.

Свинец накапливается в костях, частично замещая кальций в фосфате Са3(РО4)2. Попадая в мягкие ткани - мышцы, печень, почки, головной мозг, лимфатические узлы, свинец вызывает заболевание - плюмбизм. Как и многие другие тяжелые металлы, свинец (в виде ионов) блокирует деятельность некоторых ферментов. Вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом, он стал вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи и кормов. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.

Причины летнего листопада - высокое содержание свинца в воздухе. Но, концентрируя свинец, деревья тем самым очищают воздух. Накопление свинца ведут интенсивно грибы, мхи и лишайники и доводят его концентрацию до 64,76 частей на миллион соответственно.

Из атмосферы в почву свинец попадает чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму катионов.

Если почва прочно связывает свинец, это предохраняет от загрязнения её грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге такая почва окажется непригодной для сельскохозяйственного использования. Общее количество свинца, которое может задержать метровый слой почвы на 1 гектаре, достигает 500-600 тонн. Такого количества свинца даже при очень сильном загрязнении в обычной обстановке не бывает. Почвы песчаные, малогумусовые устойчивы против загрязнения; это значит, что они слабо связывают свинец, легко отдают его растениям или пропускают через себя с фильтровыми водами.

Бенз(а)пирен

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/кг
C20H12	1	0,02

Концентрация C₂₀H₁₂ : 0,04 мг/кг

Химическое соединение, представитель семейства полициклических углеводородов, вещество первого класса опасности. Образуется при сгорании углеводородного жидкого, твёрдого и газообразного топлива (в меньшей степени при сгорании газообразного).

Это загрязняющее вещество образуется в атмосфере в результате индустриальной деятельности человека. Образуется при сгорании углеводородного жидкого, твёрдого и газообразного топлива (в меньшей степени при сгорании газообразного топлива).

Наиболее высокая концентрация бенз(а)пирена в воздухе отмечена в городах и поселках, где есть предприятия металлургии и нефтехимии, - там она может превышать предельно допустимую концентрацию (1 нанограмм в кубометре воздуха) в 10, 15, иногда в 60 раз.

В окружающей среде накапливается преимущественно в почве, меньше в воде. Из почвы поступает в ткани растений и продолжает своё движение дальше в трофической цепи, при этом на каждой её ступени содержание БП в природных объектах возрастает на порядок .

Контроль содержания его в природных продуктах производится методом жидкостной хроматографии.

Бенз(а)пирен обладает сильной люминесценцией в видимой части спектра, что позволяет обнаруживать его в концентрациях до 0.01 ppb люминесцентными методами.

В молекулярно-дисперсном состоянии бенз(а)пирен может находиться лишь в ничтожно малых количествах. В воздухе он преимущественно связан с твердыми частицами атмосферной пыли. Твердые частицы, содержащие бенз(а)пирен, довольно быстро выпадают из воздуха вследствие седиментации (разрушение коллоида и выпадение осадка), а также с атмосферными осадками и переходят в почву, растения, почвенные воды и водоемы. Это обуславливает довольно большую изменчивость концентрации бенз(а)пирена в атмосферном воздухе, которая зависит не только от интенсивности выброса его из источника загрязнения, но и от метеорологических условий. Будучи химически сравнительно устойчивым, бенз(а)пирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В результате многие объекты и процессы окружающей среды, сами, не обладающие способностью синтезировать бенз(а)пирен, становятся его вторичными источниками.

Метод измерения основан на экстракции C₂₀H₁₂ из проб почв и других анализируемых по методике объектов хлористым метиленом, концентрировании экстракта, очистке его методом колоночной хроматографии, хроматографическом разделении, регистрации сигнала компонентов с использованием флуоресцентного детектора, идентификации пика бенз(а)пирена на хроматограмме по времени удерживания и расчете массовой доли бенз(а)пирена в пробе с использованием градуировочной зависимости.

Контроль содержания загрязнителя в природных продуктах производится методом жидкостной хроматографии.

Из сотен полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) различного строения, обнаруженных в объектах окружающей среды, для постоянного контроля наиболее приоритетен -- бенз(а)пирен (ПДК 0,020 мг/кг). Он является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды, опасен для человека даже при малой концентрации, поскольку обладает свойством биоаккумуляции.

Будучи химически сравнительно устойчивым, бенз(а)пирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В результате многие объекты и процессы окружающей среды, сами не обладающие способностью синтезировать бенз(а)пирен, становятся его вторичными источниками. Бенз(а)пирен оказывает также мутагенное действие.

Международная группа экспертов отнесла бенз(а)пирен к числу агентов, для которых имеются ограниченные доказательства их канцерогенного действия на людей и достоверные доказательства их канцерогенного действия на животных. В экспериментальных исследованиях бенз(а)пирен был испытан на девяти видах животных, включая обезьян. В организм бенз(а)пирен может поступать через кожу, органы дыхания, пищеварительный тракт и трансплацентарным путём. При всех этих способах воздействия удавалось вызвать злокачественные опухоли у животных.

Для определения величины канцерогенной нагрузки бенз(а)пирена на людей среднегодовую его концентрацию в воздухе (а это вещество попадает в организм с дыханием) сравнили с эквивалентной дозой ионизирующего облучения. И оказалось, что при круглосуточном вдыхании бенз(а)пирена в течение 50 лет риск заболеть раком легких такой же, как если бы человек получил за те же годы 360-460 бэр облучения (это при наибольшей концентрации бенз(а)пирена, то есть от 7 до 9 бэр в год. Напомним, что предельная доза для персонала ЛЭС - 5 бэр в год, а для населения, проживающего близ ЛЭС - 0,5 бэр в год. Подобные данные обязательно отражаются при разработке тома ПДВ.

Более того, несложные расчёты показали, что радиационный эквивалент предельно допустимой концентрации бенз(а)пирена не равен нулю, а это значит, что вдыхание воздуха, загрязнённого бенз(а)пиреном на уровне ПДК, может привести к заболеванию раком.

Бенз(а)пирен табачного дыма может способствовать образованию опухоли у плода

Табачный дым очень опасен для окружающих. Обнаружено, что при курении 50 % никотина переходит из сигареты в окружающий воздух, 68 % никотина курильщик выдыхает, оказывая вредное влияние На здоровье некурящих. Это так называемое пассивное курение. Он особенно опасен для девочек, девушек, женщин.

Пассивное курение особенно вредно беременным женщинам и детям. В крови и моче у некурящих при исследовании можно в этих случаях обнаружить никотин. Дети, постоянно находящиеся в помещении, где курят, отстают в физическом и умственном развитии, часто болеют бронхитом, воспалением легких, склонны к аллергическим реакциям на табачный дым. Маленькие дети в накуренной комнате плохо спят, у них плохой аппетит, нередки расстройства пищеварения. Они чаще болеют рахитом, так как табачный дым задерживает ультрафиолетовые лучи. Исключительную опасность для детей представляет молоко матери, которая в период вскармливания ребенка грудью курит.

Наблюдения показывают, что достаточно матери выкурить 1--2 сигареты перед прикладыванием ребенка к груди, как у него появляются сердцебиения, двигательное возбуждение, он отказывается от груди.

Известно, что никотин и другие ядовитые вещества табачного дыма передаются через молоко ребенку. Установлено, что в 1 л молока курящей женщины содержится 0,5 мг никотина; смертельная доза его для ребенка составляет 1 мг на 1 кг массы тела. Зная об этом, женщины, кормящие грудью, ни в коем случае не должны курить.

Чтобы эффективно бороться с загрязнением окружающей среды необходим качественный мониторинг атмосферного воздуха, построенный на современных средствах контроля. Одним из ведущих разработчиков систем мониторинга является предприятие Морепром, которая разработала современную систему ГИС-атмосфера.

2.3 Характеристика загрязнителей сточных вод

Фтор

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/л
F	1	1,5

Концентрация F : 2,8 мг/л

Бледно-жёлтый газ, в малых концентрациях запах напоминает одновременно озон и хлор, очень агрессивен и ядовит. Фтор как химический элемент, - широко распространенный в природе не металл, который занимает 16 место среди элементов входящих в состав земной коры. Чаще всего в природе находится в виде труднорастворимых солей апатита, топаза, полевого шпата, креалита и.д.р.

В природе фтор не встречается в свободном состоянии, является частью соединений с различными элементами, которые распадаясь при определенных условиях, образуют ионы фтора. Его соединения можно найти в почве, воде, продуктах питания. Это жизненно необходимый элемент для человека, но польза фтора отделяется от его вредного воздействия очень небольшой границей, так как разница между его суточной нормой и ее превышением невелика, составляет всего несколько миллиграмм (0,5 мг - недостаточно, 1 - 2,5 - норма, большее потребление может быть вредным).

Фтор принимает участие в обмене веществ, минерализации костной ткани и зубов, предупреждает развитие остеопороза, способствует сращиванию костей при переломах, участвует в формировании скелета, стимулирует кровеносную и иммунную систему. Его присутствие снижает способность бактерий вызывающих кариес производить кислоту.

Он улучшает процессы усвоения железа, выведения из организма радионуклидов и солей тяжелых металлов. Польза фтора по достоинству оценена в медицине, его соединения являются составной частью лекарственных препараторов, входят в состав кровезаменителей и искусственных клапанов сердца.

Вред фтора проявляется при его больших концентрациях в организме. Регулярное превышение суточной нормы является причиной флюороза зубов, а в более тяжелых случаях артрита и флюороза костей. Он ослабляет эндокринную систему организма, подавляет работу щитовидной и шишковидной железы.

Фтор является сильнейшим нейротоксином, способствует накоплению алюминия в мозге (из этого металла изготавливают кухонную посуду) что может привести к болезни Альцгеймера, ряду нервных и психических расстройств. Недостаточное количество в организме тоже является нежелательным, так как это одна из основных причин возникновения кариеса, пародонтоза и ломкости костей.

Реакция растений на загрязнение фтором даже до появления каких-либо симптомов токсичности, проявляется в ослаблении темпов роста, снижение урожайности. Однако наиболее опасным последствием фторидного загрязнения является накопление его в кормовых растениях.

Нефтепродукты

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК, мг/л
Нефтепродукты	3	10,1

Концентрация нефтепродуктов : 0,2 мг/л

Смеси углеводородов, а также индивидуальные химические соединения, получаемые из нефти и нефтяных газов. К нефтепродуктам относятся различные виды топлива (бензин, дизельное топливо, керосин и др.), смазочные материалы, электроизоляционные среды, растворители, нефтехимическое сырьё.

К основным нефтепродуктам относятся: сниженные углеводородные газы СУГ, нафта, бензин, дизельное топливо, керосин, мазут, остаточные нефтяные топлива, резина, масла, гудрон, прямогон, газоконденсат, битум, ацетон.

Нефть - горючее ископаемое. В необработанном виде - вязкая маслянистая жидкость темно-коричневого цвета. По химическому составу представляет собой сложную смесь органических соединений. Основную массу нефти составляют углеводороды 3 классов: метановые, нафтеновые и ароматические. Тип нефти определяется преобладанием углеводородов того или иного класса. Кроме углеводородов, в состав нефти входят кислородные, сернистые, азотистые органические соединения и большое количество минеральных веществ (калий, никель, медь, фосфор, ванадий и др.).

Путем перегонки получают бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо и мазут. При вакуумной перегонке последнего получают маслянистые фракции нефти, а в остатке - гудрон. Путем крекинга из высококипящих фракций нефти получают наиболее ценные низкокипящие фракции, главным образом бензины.

Конечными продуктами переработки нефти и газа являются различные виды топлива для карбюраторных, дизельных и реактивных двигателей, широкий ассортимент смазочных масел и смазок, парафины, битумы, нефтяной кокс и др.

Из нефти вырабатывают медицинские препараты, сырье для парфюмерной промышленности, каучука, пластмасс, жиров, кислот и пр. При переработке нефти в воздух могут поступать пары исходных, промежуточных и конечных продуктов.

Воздействие нефтепродуктов на организм возможно путем вдыхания их паров, а также через кожу. Нефть и получаемые из нее продукты могут вызывать острые и хронические отравления, а также поражения кожных покровов. Острые отравления могут вызываться как сернистыми соединениями нефти, так и высокими концентрациями углеводородов. Длительное воздействие многосернистой нефти может вызвать хроническое отравление.

Нефть оказывает внешнее влияние на птиц, прием пищи, загрязнение яиц в гнездах и изменение среды обитания. Внешнее загрязнение нефтью разрушает оперение, спутывает перья, вызывает раздражение глаз. Гибель является результатом воздействия холодной воды, птицы тонут. Разливы нефти от средних до крупных вызывают обычно гибель 5000 птиц. Птицы, которые большую часть жизни проводят на воде, наиболее уязвимы к разливам нефти на поверхности водоемов.

Испарения от нефти, нехватка пищи и мероприятия по очистке могут сократить использование пострадавшего участка. Сильно загрязненные нефтью сырые участки, приливо-отливные илистые низины способны изменить биоценоз на долгие годы.

Морские млекопитающие, которые в первую очередь выделяются наличием меха (морские выдры, полярные медведи, тюлени, новорожденные морские котики) наиболее часто погибают от разливов нефти. Загрязненный нефтью мех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду. Взрослые сивучи, тюлени и китообразные (киты, морские свиньи и дельфины) выделяются наличием жирового слоя, на который влияет нефть, усиливая расход тепла. Кроме того, нефть может вызвать раздражение кожи, глаз и препятствовать нормальной способности к плаванию. Известны случаи, когда кожа тюленей и полярных медведей впитывала нефть. Кожа китов и дельфинов страдает меньше.

Рыбы подвергаются воздействию разливов нефти в воде при употреблении загрязненной пищи и воды, а также при соприкосновении с нефтью во время движения икры. Гибель рыбы, исключая молодь, происходит обычно при серьезных разливах нефти. Следовательно, большое количество взрослой рыбы в больших водоемах от нефти не погибнет. Однако сырая нефть и нефтепродукты отличаются разнообразием токсичного воздействия на разные виды рыб. Концентрация 0.5 миллионной доли или менее нефти в воде способна привести к гибели форели. Почти летальный эффект нефть оказывает на сердце, изменяет дыхание, увеличивает печень, замедляет рост, разрушает плавники, приводит к различным биологическим и клеточным изменениям, влияет на поведение.

Также отрицательное воздействие на человека и окружающую среду оказывает переработанное топливо, происходит выделение вредных паров в атмосферу.



3. Обоснование комплексного экологического мониторинга окружающей среды

Комплексный экологический мониторинг(КЭМ) - это организация системы наблюдений за состоянием объектов окружающей природной среды для оценки их фактического уровня загрязнения и предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных для здоровья людей и других живых организмов.

КЭМ включает в себя мониторинги атмосферного воздуха и снежного покрова, поверхностных вод и донных отложений, подземных вод, почвенного покрова, растительности, животного мира, геодинамических процессов, радиационной обстановки, осуществляет контроль физических воздействий и реализации проектных природоохранных решений.

Основными принципами КЭМ являются целенаправленность наблюдений, межотраслевое взаимодействие, системность, комплексность, периодичность, унификация.

Система КЭМ предусматривает:

1. Выделение объекта наблюдения;

2. Обследование выделенного объекта наблюдения;

3. Составление для объекта наблюдения информационной модели;

4. Планирование измерений;

5. Оценку состояния объекта наблюдения и идентификацию его информационной модели;

6. Прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;

7. Предоставление информации в удобной для исполнения форме и доведение ее до потребителей.

Основные цели комплексного экологического мониторинга состоят в том, чтобы на основании полученной информации:

- оценить показатели состояния функциональной целостности экосистемы и среды обитания человека;

- выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких показателей, а также определить корректирующие меры тех случаев, то есть, когда целевые показатели экологических условий не достигаются;

- создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесён ущерб.

Содержание комплексного экологического мониторинга компонентов среды предполагает:

1. Дешифрирование данных дистанционного зондирования.

2. Организация надёжного контроля состояния источников загрязнения и компонентов природной среды в зоне влияния объекта с целью определения количественных показателей загрязнения.

3. Анализ текущей информации и комплексную оценку экологической обстановки в зоне влияния объекта.

4. Прогнозирование динамики изменения компонентов природной среды в процессе эксплуатации объекта и последствий экологически опасных ситуаций.

5. Разработку оперативных мероприятий по предотвращению неблагоприятных изменений природной среды.

Выбор пространственной схемы размещения измерительных звеньев и пунктов контроля проводится с учетом требований нормативных документов и должен обеспечить:

1.Контроль параметров среды на территории обустройства, строительной площадки и т.д.;

2.Контроль природной среды на определенной территории;

3.Проведение наблюдений на фоновых участках вне зоны воздействия;

4.Возможность доступа персонала и доставки технических средств в пункты контроля. Выбор состава контролируемых показателей должен учитывать специфику контролируемого объекта и базироваться на основе требований нормативной документации и методической литературы.



4. Обоснование метода прогнозирования состояния природной среды

Прогноз -- обоснованное суждение о возможном состоянии объекта в будущем или альтернативных путях и сроках достижения этих состояний.

Прогнозы состояния окружающей среды подразделяются на долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные. Отличительной чертой прогнозирования состояния окружающей среды являются прогнозы, сделанные не на конкретный промежуток времени, а на «конкретную ситуацию, которая может возникнуть в будущем».

По масштабу исследования все прогнозы можно подразделить на глобальные, охватывающие всю географическую оболочку или крупнейшие ее части (например, северное и южное полушарие) и региональные, включающие в себя многочисленные прогнозы для отдельных стран, которые чаще всего представляют собой анализ вероятностных последствий влияния деятельности того или иного промышленного или гражданского объекта на окружающую среду. Прогнозы состояния окружающей среды, как правило, охватывают множество объектов, и лишь в некоторых случаях могут относиться к одному или двум объектам соизмеримых масштабов.

Существуют три метода прогнозирования: экспертная оценка, экстраполяция и моделирование. От правильного выбора метода прогнозирования зависит достоверность прогноза.

Метод прогнозирования по специализированным экспертным оценкам и специализированной обработке анкет является наиболее разработанным. В основе метода лежит система получения и специализированной обработки прогностических оценок объекта путем целенаправленного опроса высококвалифицированных специалистов (экспертов) в узкой области науки, техники, производства. С помощью метода экспертной оценки можно существенно повысить надежность прогнозов, полученных с помощью других методов прогнозирования.

Методы экстраполяции применяются выборочно для краткосрочных прогнозов. Они основаны на изучении количественных и качественных показателей исследуемой проблемы за ряд предшествующих лет с последующим логическим продолжением тенденции из развития на прогнозируемый период. Эти методы применяются в том случае, если развитие за значительный период времени идет равномерно без значительных скачков.

Методы моделирования в настоящее время имеют наибольшую популярность, так как они применяются для составления самых разнообразных прогнозов - от глобальных до локальных. При создании прогностической модели должны выполняться три основных условия: выявление факторов, имеющих существенное значение для предсказания; определение действительного отношения факторов к предсказуемому явлению; разработка алгоритма и программы.

Практически все глобальные прогнозы загрязнения воды и воздуха построены с помощью методов моделирования. Причем в настоящее время модели все больше усложняются, а при увеличении объема информации все шире применяются компьютеры. Однако какой бы сложной ни была модель, она всегда проще объекта. Особенно успешно методы математического моделирования используются при прогнозировании состояния отдельных компонентов природной среды.

При прогнозировании экологических последствий антропогенного загрязнения природной среды модели целесообразно подразделять на модели переноса и превращения загрязняющих веществ в окружающую среду (географические модели) и модели изменения экосистемы под влиянием загрязнения (экологические модели).

Глобальные и региональные модели загрязнения природных сред позволяют прогнозировать изменение состояния природных геофизических сред с учетом процессов переноса, перехода загрязняющих веществ из одной среды в другую, их накопления, а также физической, химической и биологической трансформации и деструкции. В качестве примера модели такого рода рассмотрим модель глобальной циркуляции ртути.

При построении модели были учтены два источника поступления ртути в окружающую среду: естественный (выветривание горных пород и почв) и антропогенный выброс в атмосферу. Ртуть циркулирует между атмосферой и почвой и выводится из круговорота только в результате перехода в гидросферу. Решение составленной системы уравнений позволило сделать существенных выводов. Так, вследствие превращения ртути и ее соединений в более токсичную форму уже сейчас требует ограничение выбросов ртути в глобальном масштабе.



5. Общие выводы с расчетами причиненного ущерба загрязнения окружающей среде

5.1 Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха

Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха :

У=ш*д(л)*f(л)*(? a_i(л)*m_i),

где ш - удельный экологический ущерб от выбросов в атмосферу, руб/усл.т (табл. 54);

д(л) - коэффициент экологической ситуации и экономической зависимости (табл. 32);

f(л) - коэффициент, учитывающий характер рассеивания загрязняющего вещества в атмосфере (табл. 55);

a_i(л) - коэффициент эколого-экономической опасности загрязняющего вещества i-го вида в атмосфере, усл.т./т;

m_i - масса годового выброса загрязняющего вещества i-го вида в атмосферу, т/год.

Удельный экологический ущерб от выбросов в атмосферу ш=49,6 руб/усл.т.

Коэффициент экологической ситуации и экономической зависимости д(л)=1,4

Коэффициент, учитывающий характер рассеивания загрязняющего вещества в атмосфере f(л)=6, (населённые пункты)

Расход принимаем 210 000 м/час = Q

Загрязнитель	a(л), усл.т/т
CaO	33,5
CO	0,4
SO2	20
H2S	500
Фенол	500

m(CaO)=210000*40*10^-6 = 8,4 т/час;

m(CO)=210000*3*10^-9= 6,3*10^-4 т/час;

...