Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Институт цветных металлов и материаловедения

Техносферная безопасность горного и металлургического производства

КУРСОВАЯ РАБОТА

Мониторинг среды обитания

Руководитель кандидат тех. наук,доцент А.Г. Степанов п

Студент ЦМ15-17Б 061508645 Ч.Ч. Кечилек

Красноярск 2018 г



ЗАДАНИЕ ПО КУРСОВОЙ РАБОТЕ

1. Тема проекта: “Мониторинг среды обитания”

2. Исходные данные: см. в табл. 1.1; 1.2; 1.3

3. Специальная часть: Выбор метода ведения мониторинга на основе данных загрязняющих веществ



Оглавление

• Введение
• 1. Исходные данные
• 2. Общее понятие о мониторинге среды обитания
• 2.1 Виды мониторинга
• 2.2 Территориальные уровни мониторинга
• 2.3 Проект системы мониторинга среды обитания
• 3. Методы ведения мониторинга среды обитания
• 3.1 Контактные методы:
• 3.2 Неконтактные (дистанционные) методы
• 4. Качественно-количественная характеристика загрязняющих веществ
• 4.1 Запыленность атмосферного воздуха
• 4.2 Загрязняющие вещества в атмосферном воздухе
• 4.3 Загрязнение почвенного покрова
• 4.4 Загрязнители в сточных водах
• 5. Выбор и обоснование методов ведения мониторинга
• 5.1 Методы мониторинга атмосферного воздуха
• 5.1.1 Метод газовой хроматографии
• 5.1.2. Абсорбционный метод
• 5.1.3. Метод ультрафиолетовой флуоресценции
• 5.2 Методы мониторинга сточных вод
• 5.2.1 Фотометрический метод
• 5.2.2. Кулонометрический метод
• 5.3 Мониторинг почвенного покрова
• 5.3.1 Полярографический метод
• Заключение
• Список использованной литературы



Введение

мониторинг атмосферный воздух сточный вод

Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния давно используется человеком для планирования своей деятельности. Уже более 100 лет наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся регулярно в цивилизованном мире. Это всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и некоторые другие виды наблюдений и измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо убеждать, что за состоянием природной среды надо постоянно наблюдать. Все шире становится круг наблюдений, число измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Все большей сложностью обладают проблемы, связанные с мониторингом окружающей среды.

Основные вопросы защиты окружающей среды необходимо решать на основе следующих принципов: форма и масштабы человеческой деятельности должны быть соизмеримы с запасами не возобновляемых природных ресурсов; неизбежные отходы производства должны попасть в окружающую среду в форме и концентрации, безвредных для жизни. Особенно это относится к водным ресурсам.

Разумное использование природных ресурсов и охрана природы, создание государственных заповедников и национальных парков, увеличение количества зелёных насаждений, сокращение промышленных выбросов вредных химических веществ в атмосферу и развитие безотходной химической технологии - вот основные пути решения экологических проблем, целью которых в конечном итоге является благо всего человечества.

Целью данной курсовой работы является: получение опыта в системе наблюдения, оценки и умение делать прогноз состояния окружающей среды под влиянием факторов антропогенного характера.

Основными задачами работы являются:

· Закрепление пройденного материала;

· Составление количественно-качественной характеристики состояния атмосферного воздуха, сточных вод и почвенного покрова;

· Выбор и обоснование методов ведения мониторинга и оборудования.



1. Исходные данные

Высота трубы предприятия, м - 90

Таблица 1.1 - Загрязнители атмосферного воздуха

Запыленность, г/	Концентрация газов в выбросах, мг/
	CaO		CO	N	HF	N
2	7,1	3,4	1,8	-	1	1,1	0,08

Таблица 1.2 - Загрязнители в почвенном покрове

Загрязняющее вещество	Концентрация, мг/кг
Цинк Свинец Кадмий Медь	0,05 0,78 0,85 0,15

Таблица 1.3 - Загрязнители в сточных водах

Загрязняющее вещество	Концентрация, мг/
Фенол Мышьяк Фтор Нефтепродукты Твердые взвеси	0,02 0,09 2,05 0,08 0,97



2. Общее понятие о мониторинге среды обитания

Мониторинг среды обитания - это слежение за состоянием окружающей среды или е? отдельных компонентов (воды, воздуха, почв, флоры, фауны и т. п.) и предупреждение о возникающих критических ситуациях, например, о резком превышении концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, вредных или опасных для здоровья людей или других живых организмов.

Понятие мониторинга охватывает не только наблюдения за последствиями хозяйственного воздействия человека на природу, но и наблюдения за естественными природными явлениями неблагоприятного характера (наводнения, лесные и степные пожары, засухи, тайфуны, цунами, сели и пр.). Но, независимо от особенностей объекта наблюдения, процесс мониторинга всегда включает в себя четыре основных этапа:

1) наблюдение за объектом мониторинга;

2) оценка фактического состояния объекта мониторинга;

3) прогноз возможных изменений состояния объекта мониторинга;

4) оценка прогнозного состояния объекта.

2.1 Виды мониторинга

Мониторинг атмосферного воздуха - включает в себя наблюдения за приземным слоем атмосферы, верхними слоями атмосферы и за атмосферными осадками.

1. Мониторинг гидросферы - это наблюдения за поверхностными водами суши (реками, озерами, водохранилищами и пр.), водами морей и океанов и подземными водами.

2. Почвенный мониторинг - наблюдения за агрохимическими характеристиками почвы, за загрязнением почвы различными химическими соединениями.

3. Геологический мониторинг - наблюдения за процессами, протекающими в литосфере, в зоне вечной мерзлоты и в верхней части земной мантии.

4. Геофизический мониторинг охватывает наблюдения за абиотической составляющей биосферы (погодой, климатом, изменениями рельефа и т. п.).

5. Сейсмический мониторинг - наблюдения за распространением сейсмических волн в геологической среде и регистрация землетрясений различной силы.

6. Гравиметрический мониторинг - наблюдения за изменениями силы тяжести на Земле (в пространстве и во времени).

7. Биологический мониторинг - наблюдения за популяциями живых организмов (численностью популяции, особенностями расселения).

8. Экологический мониторинг - комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

9. Фоновый мониторинг - комплексная система наблюдения за состоянием окружающей среды без учета антропогенного воздействия.

10. Импактный мониторинг - наблюдения за особо опасными зонами.

2.2 Территориальные уровни мониторинга

В территориальном отношении мониторинг среды обитания может вестись на различных уровнях:

· Базовый (фоновый) мониторинг - представляет собой наблюдение за общебиосферными природными явлениями и процессами без наложения на них региональных техногенных явлений. Данный вид мониторинга вед?тся под эгидой ООН, его целью является получение данных о фоновом (естественном) состоянии окружающей среды в далеком прошлом, до того, как началось е? интенсивное преобразование человеком.

· Глобальный мониторинг охватывает всю биосферу Земли, но включает в себя наблюдения как за природными, так и за техногенными процессами и явлениями и прогнозирование возможных неблагоприятных изменений. В России вопросами глобального мониторинга занимается Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), формирование которой начато в 1993 году. ЕГСЭМ призвана обеспечивать органы государственного управления и природопользования современной и достоверной информацией о состоянии природной среды в различных регионах России. Эта информация позволяет принимать взвешенные и обоснованные решения в области охраны природы и обеспечения экологической безопасности. Вот каков приблизительный объ?м работ, осуществляемых в рамках ЕГСЭМ:

ѕ Наблюдения за качеством атмосферного воздуха.

ѕ Наблюдения за трансграничным переносом загрязняющих веществ.

ѕ Наблюдения за состоянием поверхностных вод.

ѕ Наблюдения за загрязнением пресных вод суши по всем основным водотокам и водо?мам.

ѕ Наблюдения за загрязнением морской воды по гидрохимическим показателям

ѕ Наблюдения за состоянием почв в течение года.

ѕ Наблюдения за загрязнением снежного покрова.

ѕ Наблюдения за состоянием растительного покрова.

Общее руководство деятельностью ЕГСЭМ осуществляет Государственный комитет РФ по охране окружающей среды.

· Региональный мониторинг - это наблюдения за явлениями и процессами в пределах отдельного региона, в котором эти процессы отличаются по своему характеру или течению от общебиосферного фона. На региональном уровне информация обо всех видах нарушений и загрязнений окружающей среды поступает в региональный информационный центр экологического мониторинга (РИЦЭМ). Здесь полученные данные обрабатывают и анализируют, чтобы получить всестороннюю картину фактического состояния окружающей среды в данном регионе. Деятельность РИЦЭМ посвящена решению следующих задач:

ѕ обработка, обобщение и анализ информации о фактическом состоянии окружающей среды и природных ресурсов данного региона;

ѕ установление взаимосвязей между уровнем техногенного воздействия на окружающую среду региона, уровнем загрязнения и последствиями загрязнения для здоровья местных жителей;

ѕ прогнозирование дальнейшего развития экологической ситуации в регионе;

ѕ ведение единого банка данных регионального мониторинга окружающей среды;

· Локальный (импактный) мониторинг - это наблюдения за состоянием окружающей среды, проводящиеся на небольшой территории, подверженной интенсивному техногенному преобразованию. Объектами 6 такого мониторинга являются промышленные центры, нефтегазоносные месторождения, отдельные крупные промышленные объекты (ТЭЦ, АЭС, магистральные нефтепроводы, водохранилища и т. п.).

Локальный мониторинг является неотъемлемой частью регионального мониторинга, и вед?тся соответствующим подразделением местного РИЦЭМа.

2.3 Проект системы мониторинга среды обитания

При проектировании системы мониторинга важно организовать достаточно представительную сеть наблюдений (то есть разместить по территории достаточное количество постов наблюдения), и правильно расставить приоритеты в отношении того, какие участки данной местности будут охвачены сетью наблюдений, какие природные компоненты и источники загрязнения будут наблюдаться, и какие показатели будут фиксироваться в ходе наблюдений.

В территориальном отношении приоритетными для мониторинга являются крупные промышленные центры, зоны водопользования, нерестилища рыб.

В отношении факторов нарушения окружающей среды приоритет отдается тем факторам, которые вызывают наиболее стойкие и долговременные отрицательные изменения в окружающей среде.

В отношении природных компонентов в первую очередь мониторингу подлежат атмосферный воздух (так как его качество оказывает влияние на абсолютно все категории местного населения) и вода пресноводных водо?мов (поскольку она зачастую используется для питья).

В отношении источников загрязнения приоритет отдается автотранспорту, ТЭЦ и предприятиям цветной металлургии.

В отношении загрязняющих веществ: при мониторинге атмосферного воздуха приоритетными веществами являются диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, бензапирен и пыль; при мониторинге поверхностных вод - нефтепродукты, фенол, биогенные продукты.

Таким образом, для того, чтобы с высоким качеством разработать проект системы мониторинга, необходимо владеть следующими исходными данными:

1) Данные об имеющихся на данной территории источниках поступления загрязняющих веществ в окружающую среду: местоположение и объ?мы выбросов (сбросов) промышленных предприятий, свалок, складов твердых бытовых отходов, сельскохозяйственных удобрений; сведения об имевшихся техногенных авариях и катастрофах.

2) Данные о состоянии антропогенных источников выбросов (местоположение источников выбросов, мощность и периодичность выбросов, природно-климатические условия, в которых находится каждый конкретный источник выбросов).

3) Данные о выносе загрязняющих веществ за границы данной территории, а также - данные о миграции загрязнителей в воздушном бассейне данного региона, по речной и озерной сети, почвенным горизонтам и грунтовым водам. Общая схема системы мониторинга выглядит следующим образом (рис. 1).

Рисунок 1 - Общая схема системы мониторинга среды обитания



3. Методы ведения мониторинга среды обитания

3.1 Контактные методы

Суть этих методов заключается в непосредственном изучении пробы исследуемой среды (воды, воздуха или почвы).

Хроматографический метод - на сегодняшний день является одним из самых распространенных методов анализа проб воздуха и воды.

Хроматография - это метод разделения и анализа газовой или жидкой смеси (например, пробы загрязн?нного воздуха или воды), основанный на распределении разных компонентов смеси при пропускании е? через тв?рдый сорбент. Анализ проводится на специальном приборе - хроматографе, в который помещается пробирка с исследуемой пробой. На выходе из хроматографа получается хроматографическая кривая, высота и площадь пиков на которой отображают концентрацию различных загрязняющих веществ.

Фотометрический метод основан на сравнении оптических плотностей исследуемой жидкости (например, вода из водохранилища) и контрольной жидкости (чистая вода). Данный метод применяется для контроля качества питьевой воды.

Полярографический метод заключается в том, что в исследуемое вещество помещают электроды и пропускают по ним ток. По характеру поляризации рабочего электрода судят о наличии и концентрации в данной пробе примесей различных металлов; в основном этот метод используется для выявления примесей меди, свинца, кадмия и цинка.

Кондуктометрический метод состоит в исследовании электропроводности и диэлектрической проницаемости пробы исследуемого компонента окружающей среды. Метод используется для выявления загрязняющих веществ в жидкой среде (питьевая вода и пр.).

Кулонометрический метод основан на измерении количества электрической энергии, затраченной на осуществление в данной пробе электрохимических процессов. Метод позволяет выявлять присутствие в пробе как неорганических, так и органических загрязнителей (нефтепродукты и т. п.). Потенциометрический метод базируется на изменении потенциала электрода в зависимости от физико-химических процессов, протекающих в пробе компонента окружающей среды. Часто используется для определения водородного показателя рН и концентрации соединений азота. Колориметрический метод основан на изучении того, как изменился и ослабился световой поток, пропущенный сквозь пробу исследуемого вещества. Метод используется для анализа загрязнения атмосферного воздуха.

Рефрактометрический метод базируется на изучении того, как изменяется избирательное преломление светового потока, падающего на поверхность пробы исследуемого вещества. Метод позволяет выявить примеси нефтепродуктов в исследуемой пробе.

Люминесцентный метод заключается в облучении пробы исследуемого компонента окружающей среды излучением с определ?нной длиной волны (например, рентгеновскими лучами). После этого различные вещества, присутствующие в пробе, начинают испускать ответное излучение в разных зонах спектра.

Термографический метод заключается в изучении того, как изменяется проба исследуемого компонента окружающей среды при нагревании. Также может изучаться изменение электрического сопротивления данной пробы при е? нагревании.

Ионометрический метод основан на помещении в пробу исследуемого компонента окружающей среды ионоселективных электродов, обратимых к отрицательным и положительным ионам. Метод применяется для выявления

широкого перечня загрязнителей: от нитратов и нитритов до тяж?лых металлов.

Метод титрования заключается в изучении взаимодействия раствора исследуемого вещества с раствором-индикатором. Метод широко применяется при исследовании качества воды для определения концентраций неорганических и органических загрязнителей, щелочности и ж?сткости.

3.2 Неконтактные (дистанционные) методы

Неконтактные или дистанционные методы мониторинга среды обитания основаны на использовании зондирующих полей для изучения объекта мониторинга. В качестве таких полей могут выступать радиоволны различных диапазонов, электромагнитное излучение, акустическое или гравитационное поле. Основное преимущество зондирующих полей перед контактными методами исследования заключается в том, что эти поля позволяют изучать наблюдаемый объект независимо от расстояния, на которое он удал?н. Поэтому применение зондирующих полей сделало возможным ведение мониторинга за такими труднодоступными для непосредственного контакта объектами, как озоновый слой, ионосфера, Солнце. Неконтактный контроль исследуемого объекта может выполняться двумя способами: пассивным и активным.

При пассивном контроле осуществляется при?м зондирующего поля, исходящего от самого объекта (например, при мониторинге Солнца испускаемое им излучение фиксируется на специальные фотопл?нки).

В случае активного контроля зондирующее поле созда?тся неким посторонним источником и направляется на наблюдаемый объект. Далее производится при?м поля, отраж?нного или переизлуч?нного объектом. Разновидностью активного контроля является рефлексный контроль, когда одновременно выполняется и передача, и при?м зондирующего поля.

Неконтактные методы мониторинга атмосферы.

В настоящее время для этих целей широко применяется лидарное (лазерное) зондирование атмосферы. С его помощью наблюдают такие параметры, как температура, атмосферное давление, относительная влажность, направление и скорость ветра, концентрация в атмосфере загрязняющих веществ в виде газов и аэрозолей. Для наблюдения используются радиолокаторы с радиусом действия до 500 км. При метеорологическом мониторинге для ежесуточного прогноза погоды используются спутниковые системы, поскольку для формирования такого прогноза необходимо охватить территорию в 1500 км (из-за высокой скорости перемещения приземных воздушных масс). При мониторинге локальных воздушных масс (территориальный охват не более 1-2 км) используются акустические и радиоакустические методы контроля, позволяющие наблюдать за колебаниями температуры воздуха, изменениями скорости ветра, определять верхнюю границу тумана. По такому принципу ведут наблюдения за погодой на маяках, в аэропортах и пр.

Неконтактные методы мониторинга поверхностных вод. В этом случае основным параметром наблюдения является радиояркость воды - способность воды излучать радиоволны в широком диапазоне. Наблюдения за изменениями радиояркости того или иного водного объекта позволяют оценить следующие параметры: волнение (используются радиоволны миллиметрового диапазона); температура (используются радиоволны сантиметрового диапазона); сол?ность воды (используются радиоволны дециметрового диапазона); загрязн?нность водной поверхности нефтью (используются радиоволны с длиной волны 360 - 460 нм при мониторинге загрязнения л?гкими фракциями нефти, и радиоволны с длиной волны около 500 нм при мониторинге загрязнения тяж?лыми фракциями).

Неконтактные методы мониторинга снежного покрова позволяют наблюдать такие параметры, как граница и глубина снежного покрова, температура и влагосодержание снега. Для этих целей применяются радиоволны видимого диапазона (длина волны 0,4 - 0,72 мкм) и ближнего инфракрасного диапазона (длина волны 0,72 - 1,3 мкм). Для более ч?ткой фиксации границ снежного поля используют радиоволны микроволнового диапазона (длина волны от 0,8 до 30 мкм), так как именно в н?м наилучшим образом отображается контраст между снегом и почвой.

Неконтактные методы мониторинга почвенно-растительного покрова. В этом случае наблюдают за следующими оптическими характеристиками: коэффициент спектральной яркости (отношение яркости измерения к яркости эталонного рассеивания); спектральные отражательные характеристики; альбедо (величина, характеризующая отражение потока падающего света к потоку отраж?нного света). Используются радиоволны красного и инфракрасного диапазонов (длина волны от 0,6 до 11 мкм). Такой мониторинг позволяет четко выделить различия между влажной и сухой почвой, разреженной или густой зеленой растительностью.



4. Качественно-количественная характеристика загрязняющих веществ

4

.1 Запыленность атмосферного воздуха

Диоксид кремния

ПДК аэрозоль при конц. 60 %, мг/: 1;

ПДК аэрозоль, при конц. 10-60%, мг/: 2;

ПДК крист., при конц. 70%, мг/: 1;

ПДК крист., при конц. 10-70%, мг/:2;

ПДК крист., при конц. 2-0%, мг/:4;

Класс опасности: 3.

Источники: Производство стекла, керамики, изделий из бетона, абразивных материалов, а также в радиотехнике, ультразвуковых установках, зажигалках, резины - все это образует производственную пыль.

Влияние на окружающую среду : Вредного влияния не оказывает.

Влияние на человека: Основными пылевыми профессиональными заболеваниями являются пневмокониозы, хронический бронхит и заболевания верхних дыхательных путей.

Оксид кальция СаО

ПДК аэрозоль, мг/: 1;

Класс опасности: 2.

Источники: Производство строительных материалов.

Влияние на окружающую среду : Вредного влияния не оказывает.

Влияние на человека: Тяжелое воспаление легких. Длительный контакт с пылью влечет за собой развитие хронического бронхита. Увеличивается течение туберкулеза легких, в большей степени, чем при воздействии пыли цемента, известняка, гипса, глины, железа и бронзы. Вызывает хронический бронхит, заболевание верхних дыхательных путей.



4.2 Загрязняющие вещества в атмосферном воздухе

Диоксид серы SO2

ПДК м.р/с.с в атмосферном воздухе, мг/: 0,5/0,05;

Класс опасности: 3.

Источники: Крупными источниками выбросов диоксида серы являются тепловые электростанции, работающие на твердом и жидком топливе, и металлургические предприятия. Большинство этих источников осуществляет выбросы из труб на высоте 100-200 м от поверхности земли, в результате чего они рассеиваются до попадания в приземный слой атмосферы. Большую роль в загрязнении атмосферного воздуха играют мелкие котельные с низкими трубами, печные трубы жилых домов. При низкой температуре воздуха выбросы тепловых электростанций в котельных способствует образованию тумана, состоящего из частиц замерзшей влаги с высоким содержанием серной кислоты.

Влияние на окружающую среду : Высокие концентрации диоксида серы вызывают серьезное повреждение растительности. Обесцвечение хлорофилла, приводящее к пожелтению листьев. Замедление роста растений.

Влияние на человека: Диоксид серы обладает выраженным раздражающим действием от резкого неприятного действия.?Диоксид серы действует на дыхательные пути. При больших концентрациях проявляет удушающее действие, приводит к появлению одышки. Поражает глаза, центральную нервную систему, кожу.

Оксид углерода СО

ПДК м.р/с.с в атмосферном воздухе, мг/: 5,0/3,0;

Класс опасности: 4.

Источники: Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Оксид углерода образуется при сгорании углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах.

Влияние на окружающую среду : Возникновение парникового эффекта вследствие повышения температуры.

Влияние на человека: 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.

Оксид азота NOx

ПДК м.р/с.с в атмосферном воздухе, NO мг/: 70/5;

ПДК м.р/с.с в атмосферном воздухе, NO2 мг/: ),085/0,04;

Класс опасности: 3; 2.

Источники: Сжигание различного вида топлива: угля, нефти, природного газа; сжигание твердых отходов. Наименьшая часть выделяется растениями и образуется в почве. Источником являются и автомобильные выхлопы, работы электростанций, промышленные предприятия.

Влияние на окружающую среду : Отрицательное биологическое воздействие оксида азота на растения проявляются в обесцвечивании листьев, увядании цветков, прекращения плодоношения. Оксиды азота способствуют образованию фотохимического тумана - смога. Также вызывает кислотные дожди.

Влияние на человека: Раздражение слизистых оболочек глаз и носа до отека легких и хронических заболеваний; бронхит, пневмосклероз.

Фтороводород НF

ПДК м.р/с.с в атмосферном воздухе, мг/: 0,002/0,0005;

Класс опасности: 1.

Источники: Энергетические установки, металлургические предприятия, производство фосфорной кислоты и фосфорных удобрений.

Влияние на окружающую среду :

Влияние на человека: Вызывает образование на слизистых оболочках дыхательных путей и глаз, спазм гортани и бронхов, кровотечение носа, поражение печени, сердца. После нескольких минут действия опасен для жизни.

Аммиак NH3

ПДК м.р/с.с в атмосферном воздухе, мг/: 0,2/0,04;

Класс опасности: 4.

Источники: Основными источника и выделения аммиака являются предприятия по производству азотной кислоты, солей аммония, азотистых удобрений, холодильные установки.

Влияние на окружающую среду : Растворим в воде, а значит, не задерживается в атмосфере. Имеет коррозионные свойства. Так как аммиак является природным продуктом, он совершенно безвреден для окружающей среды.

Влияние на человека: Вдыхание его концентрационных паров вызывает удушье, кашель, жгучую боль в дыхательных путях и горле, сильное раздражение.

Сероводород H2S

ПДК м.р/с.с в атмосферном воздухе, мг/: 0,008/0,008;

Класс опасности: 2.

Источники: Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, нефтеперерабатывающие, а так же слабые очистные сооружения предприятий, которые используют сероводород.

Влияние на человека: Контакт человека с сернистым водородом очень опасен. Этот газ является сильным ядом. Негативное влияние сероводорода на организм не ограничивается подавлением тканевого дыхания.

4.3 Загрязнение почвенного покрова

Цинк Zn

ПДК с уч.формы/общесан., мг/кг: 23/37;

Класс опасности: 1

Источники: Загрязнение почвенного покрова происходит за счет производства цветных металлов непосредственно из руд и концентратов, вторичной переработки цветных металлов.

Влияние на окружающую среду : Накопление цинка избыточного количества цинка отрицательно влияет на большинство почвенных процессов: вызывает изменение физических и физико-химических свойств почвы, снижает биологическую активность. Нарушаются процессы образования органического вещества в почвах.

Влияние на человека: Опасность острого ингаляционного отравления представляют аэрозоли металлического цинка, его оксида и хлорид. Раздражение слизистых оболочек.

Свинец Pb

ПДК с уч.формы/общесан., мг/кг: 30/30;

Класс опасности: 1.

Источники: Источниками загрязнения окружающей среды свинцом являются предприятия оборонной промышленности.

Влияние на окружающую среду : Свинец отрицательно влияет на биологическую деятельность в почве. Обладает способностью передаваться по цепям питания, накапливаясь в тканях растений, животных и человека.

Влияние на человека: Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Для женщин свинец представляет особую опасность, так как этот элемент обладает способностью проникать через плаценту и накапливаться в грудном молоке.

Кадмий Cd

ПДК с уч.формы/общесан., мг/кг: 0,5;

Класс опасности: 1.

Источники: Наиболее интенсивные загрязнители кадмием - металлургия и гальвонотехника, а также сжигание твердого и жидкого топлива. Основной источник загрязнения окружающей среды кадмием - места захоронения никель-кадмиевых аккумуляторов.

Влияние на окружающую среду : Кадмий широко распространен в окружающей среде. Его потребление возрастает и это вызывает рост загрязнения соединениями кадмия почвы, воды и воздуха.

Влияние на человека: Соединения кадмия высоко токсичны, вызывают воспаление почек, жировое перерождение печени и сердца, кишечные кровотечения. Кадмий блокирует работу ряда важных для жизнедеятельности организма ферментов. Способен вызвать рак легких.

Медь Cu

ПДК с уч.формы/общесан., мг/кг: 3/3;

Класс опасности: 2.

Источники: Основным источником поступления меди являются предприятия цветной металлургии, транспорт, медьсодержащие удобрения, процесс сварки, сжигание топлива.

Влияние на окружающую среду : Медь менее токсичен, но избыточное их количество в отходах металлургической промышленности загрязняет почву и угнетающе действует на рост микроорганизмов, снижает урожай растений.

Влияние на человека: Переизбыток макроэлемента меди весьма токсичен для организма. Несмотря на всю полезность меди, все должно быть в меру.

4.4 Загрязнители в сточных водах

Фенол C6O6OH

ПДК м.р/с.с мг/: 0,01/0,003;

Класс опасности: 2.

Источники: Фенол встречается в сточных водах производств, связанных с тепловой переработкой древесины, сланцев, торфа, бурых и каменных углей; в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов, завод пластмасс, лесохимических заводов.

Влияние на окружающую среду : Содержание фенолов в воздухе крупных промышленных городов часто превышает ПДК. Особенно высоким становится содержание фенола при аварийных ситуациях.

Влияние на человека: Фенол поражает нервную систему, оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки. Он быстро всасывается через кожу, дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт, а затем концентрируется в печени и почках.

Мышьяк As

ПДК пит.водосн., , мг/: 0,05;

Класс опасности: 1.

Источники: Важнейшими загрязнителями мышьяком считаются обогатительная промышленность, предприятия по производству пестицидов, красителей, а также сельское хозяйство.

Влияние на окружающую среду : На растения мышьяк в основном действует в избыточных концентрациях, вызывая увядание листьев, фиолетовую окраску, обесцвечивание корнеплодов, замедление темпов роста, снижение урожайности.

Влияние на человека: При накоплении в организме животных и человека соединения мышьяка характеризуются многогранностью токсических проявлений - действием на центральную и периферическую нервную системы, влиянием на хромосомы, поражениями сосудов, печени, почек, верхних дыхательных путей.

Фтор F

ПДК, мг/: 0,05;

Класс опасности: 2.

Источники: Фтор и его соединения находят широкое применение в атомной, нефтяной, химической промышленности. Он попадает в почву с выбросами металлургических предприятий.

Влияние на окружающую среду : Загрязняя почву, фтор вызывает снижение урожая не только благодаря токсическому действию, но и изменяя соотношение питательных веществ в почве. Загрязнение почвы фтористыми соединениями разрушает почвенную структуру и снижает водопроницаемость почв.

Влияние на человека: При избытке фтора в организме замедляется обмен веществ и ослабевает рост костных тканей, могут деформироваться кости скелета, поражается зубную эмаль, разрушающаяся без боли. Человек теряет силы, могут появиться тошнота, рвота.

Нефтепродукты

ПДК р/к , мг/: 0,05;

Класс опасности: 4.

Источники: Предприятия топливно-энергетического комплекса, автотранспорт, нефтепромыслы, нефтехранилища.

Влияние на окружающую среду : Нефтепродукты оказывают негативное воздействие на водные экосистемы: для гибели большинства речных рыб.

Влияние на человека: Жидкие нефтепродукты оказывают наиболее негативное влияние на кожу, пары ароматических соединений отличаются наркотическим воздействием.

Твердые взвеси

В твердую взвесь входит различная пыль: цементная, угольная, дымы смол, мазут, сажа. Поэтому ПДК определяется в зависимости от состава.

Класс опасности: 3-4.

Источники: Промышленные пыли образуются в процессах дробления, испарения с последующей конденсацией в твердые частицы, горения с образованием в воздухе твердых частиц - продуктов неполного сгорания топлива.

Влияние на окружающую среду : Большое количество повышает мутность воды, загрязняет ее, делая непригодной для жизни, обитающих в водоеме живых организмов.

Влияние на человека: При проникновении взвешенных частиц в органы дыхания происходит нарушение системы дыхания и кровообращения. Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли.



5. Выбор и обоснование методов ведения мониторинга

5.1 Методы мониторинга атмосферного воздуха

Мониторинг атмосферного воздуха - это система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения. Объектами наблюдения являются приземный слой атмосферы и атмосферные осадки (в том числе снежный покров). Мониторинг атмосферного воздуха способствует решению следующих задач:

- сбор, анализ и обобщение информации об уровне загрязнения атмосферного воздуха отдельными химическими элементами и их соединениями;

- обеспечение федеральных и местных органов государственной и исполнительной власти информацией о состоянии воздушного бассейна;

- контроль за соблюдением государственных и международных стандартов качества атмосферного воздуха;

- прогнозирование перспективных изменений состояния данного воздушного бассейна;

- информирование общественности о качестве атмосферного воздуха и развертывание систем предупреждения о резком повышении уровня загрязнения.

5.1.1 Метод газовой хроматографии

Метод газовой хроматографии - один из самых современных методов многокомпонентного анализа, его отличительные черты - экспрессность, высокая точность, чувствительность, автоматизация. Метод позволяет решить многие аналитические проблемы. Газовая хроматография при своих широких аналитических возможностях обладает сравнительно высокой точностью. Погрешность измерения, составляющая 5% , легко достигается практически на любой аппаратуре.

Газовая хроматография - метод разделения летучих соединений. Подвижной фазой служит инертный газ, протекающий через неподвижную фазу, обладающую большой поверхностью. В качестве подвижной фазы используют водород, гелий, азот, аргон, углекислый газ. Газ-носитель не взаимодействует с разделяемыми веществами и неподвижной фазой.

Процесс разделения основан на различии в летучести и растворимости (или адсорбируемости) разделяемых компонентов. Через хроматографическую колонку быстрее движется тот компонент, растворимость которого в неподвижной фазе меньше, а летучесть при данной температуре больше.

Особенностью использования метода газоадсорбционной хроматографии является то, что в качестве подвижной фазы применяют адсорбенты с высокой удельной поверхностью и распределение веществ между неподвижной и подвижной фазами определяется процессом адсорбции.

Хроматографические разделение осуществляют в приборах - хроматографах. Газовый хроматограф ХРОМОС ГХ - 1000 предназначен для анализа сложных многокомпонентных смесей органических и органических соединений. Основной узел хроматографа - колонка. Колонки бывают металлические, стеклянные и пластиковые. Количество вещества, выходящего из колонки, регистрируют с помощью детектора, а самописец записывает на диаграммной ленте сигналы детектора - хроматограмму.

Хроматограф может включать несколько колонок и различные детекторы, а также автоматическое устройство для подготовки и ввода пробы. Подсоединённый к хроматографу компьютер, имеющий запоминающее устройство и банк хроматографических данных, обеспечивает аналитика богатой информацией. Достаточно широкий диапазон измерителей малых токов(от 6-10 до 10-14 А) позволяет проводить анализы без переключения масштабов, и за один ввод пробы , измерить содержание основного вещества и микропримесей на одной хроматограмме. Фотоионизационный детектор используется для контроля органических соединений и неорганических веществ (NH3, H2S). Детектор по теплопроводности используется для контроля продуктов горения (СО, СО2, Н2, SO2).

Хроматография позволяет не только разделять компоненты смеси, но и определять их качественный и количественный составы, поскольку положение хроматографического пика на хроматограмме (время удерживания) для данной хроматографической системы характеризует природу вещества, а площадь, ограниченная этой кривой и нулевой линией детектора (хроматографический пик), пропорциональна количеству данного вещества, прошедшего через детектор.

5.1.2 Абсорбционный метод

Абсорбционный метод спектрального анализа газов основан на свойстве веществ избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения. Специфичность спектра поглощения позволяет качественно определять состав газовых смесей, а его интенсивность связана с количеством поглощающего энергию вещества. Каждому газу присуща своя область длин волн поглощения. Это обусловливает возможность избирательного анализа газов.

Сущность метода заключается в следующем: если поочередно (путем обтюрации) пропускать поток монохроматического инфракрасного (ИК) излучения, образованный после прохождения им интерференционного фильтра, через кювету с используемой газовой смесью и без нее, то на приемнике ИК-излучения будет регистрироваться переменный сигнал, который несет информацию о количестве ИК-энергии, поглощенной анализируемым газом с частотой обтюрации и, следовательно, о концентрации анализируемого газа. Анализаторами этого типа производится в частности оценка концентрации СО в атмосферном воздухе.

Недисперсионные оптико-акустические (инфракрасные) газоанализаторы широко применяются при контроле содержания СО в отработавших газах бензиновых двигателей при работе на холостом ходу и под нагрузкой. Разработаны и комбинированные приборы для одновременного определения содержания суммарных углеводородов, СО в отработавших газах и частоты вращения коленчатого вала в двигателях автомобилей и мотоциклов..

Здесь концентрации примесей также определяются по спектру поглощения. При прохождении светового луча через газовую среду часть его энергии поглощается или рассеивается. Молекула определенного вещества (SO₂, NO, NO₃, NH₃ ) поглощает энергию в своем специфическом диапазоне длин волн. Измерение концентраций в автоматическом режиме рассматриваемых веществ происходит одновременно без сложной процедуры сканирования спектра.

5.1.3 Метод ультрафиолетовой флуоресценции

Метод ультрафиолетовой флуоресценции (люминесцентный метод) используется в приборах для контроля SO₂ и H₂ S. Явление флуоресценции заключается в способности определенных веществ излучать свет под воздействием излучения источника возбуждения.

Для молекул SO₂ это облучение пробы газа светом в области длин волн 200--500 нм (максимум при 350 нм), когда эти молекулы переходят из возбужденного состояния в нормальное, разряжаясь частично через флуоресценцию.

Интенсивность излучения, пропорциональная содержанию SO₂, регистрируется фотоумножителем. Включение в состав прибора конвертора, обеспечивающего каталитическое окисление сероводорода до диоксида серы, позволяет создать аппаратуру для одновременного контроля в газовой смеси этих веществ.

Интенсивность люминесценции можно измерять визуально и с помощью специальных приборов - флуометров ( ФАС - 1, ФАС - 2, ФО - 1). Его достоинствами являются высокая скорость измерений, отсутствие дополнительных операций и относительно высокая точность.

5.2 Методы мониторинга сточных вод

Мониторинг сточныхвод представляет собой систему регулярных наблюдений за гидрологическими и гидрогеохимическими показателями состояния водного горизонта, обеспечивающую сбор, передачу и обработку полученной информации в целях своевременного выявления негативных процессов, прогнозирования их развития, предотвращения вредных последствий и определения степени эффективности осуществляемых водоохранных мероприятий.

Объектом мониторинга являются поверхностные водо?мы и водотоки (реки, оз?ра, водохранилища, каналы и прочие водные объекты естественного или техногенного происхождения).

Мониторинг поверхностных вод вед?тся в рамках ЕГСЭМ, и призван решить следующие задачи:

- систематическое получение как отдельных, так и осредненных во времени и пространстве данных о качестве воды;

- обеспечение хозяйственных органов, а также заинтересованных организаций систематической информацией и прогнозами изменения гидрохимического режима и качества воды водо?мов и водотоков и экстренной информацией о резких изменениях загрязн?нности воды.

5.2.1 Фотометрический метод

Этот метод можно использовать для определения мышьяка в сточных водах. Фотометрический метод (фотометрия) - совокупность методов абсорбционного спектрального анализа, основанных на избирательном поглощении электромагнитного излучения в видимой области молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Фотометрический метод включает визуальную фотометрию, спектрофотометрию и фотоколориметрию. Фотометрический метод анализа используют для контроля качества питьевой воды.

Принцип метода: метод определения массовой концентрации ионов мышьяка основан на превращении мышьяка в мышьяковистый водород, с образованием красно-фиолетового комплекса, с максимумом светопоглощения при л=535 нм.

Приборами для фотоколориметрии служат фотоэлектроколориметры , характеризующиеся простотой оптической и электрической схем. Большинство фотометров имеет набор из 10-15 светофильтров и представляет собой двухлучевые приборы.

Достоинства фотометров - простота конструкции и высокая чувствительность благодаря большой светосиле. Измеряемый диапазон оптической позволяет определять мн. элементы и их соединения в широком интервале содержаний. Погрешности определения составляют около 5%.

5.2.2 Кулонометрический метод

Этот метод можно использовать для определения любых неорганических и органических соединений, способных окисляться или восстанавливаться на электродах. Из присутствующих загрязнителей относятся фенол и нефтепродукты.

Кулонометрический метод анализа применяют для определений малых количеств вещества в тех случаях, когда обычные методы электролитического осаждения оказываются недостаточно чувствительными. Кулонометрический метод анализа основан на измерении количества электричества, израсходованного на электродную реакцию. Так как количество вещества, выделяемое при электролизе, прямо пропорционально количеству электричества, пропущенного через раствор, то измерение количества электричества, израсходованного на совершение электродной реакции, может служить мерой вещества, полученного при электролизе. Равные количества тока всегда разлагают эквивалентные количества химических веществ.

? Количество протекающего через цепь электричества определяется с помощью кулонометров -- приборов, основанных на электрохимическом принципе действия. Расчет количества электричества производится на основании законов электролиза Фарадея. Необходимым условием при этом является протекание на электроде одного единственного электрохимического процесса, отсутствие побочных химических реакций и механических потерь продукта, т. е. электродный процесс должен проходить с выходом по току 100%.

Диапазон определения воды : 0,01 -15%;

Чувствительность: 1 мкг воды.

5.3 Мониторинг почвенного покрова

Мониторинг почвенного покрова - это система наблюдений за фактическими уровнями загрязнения почв, включающая в себя определение прогностических уровней загрязн?нности и выявление источников загрязнения почв. При этом необходимо не только определить химический состав и концентрацию веществ-загрязнителей, но и проанализировать их перераспределение по почвенным горизонтам, учесть процессы выноса и вымывания. Таким образом, цель мониторинга почв заключается в установлении негативных изменений качества почв, выявлении источников загрязнения почв, а также - в оценке воздействия качества почв на здоровье населения и в получении достоверных данных для обоснования программ по рекультивации почв. Объектом мониторинга почв принято считать все почвы, входящие в состав земельного фонда страны, независимо от принадлежности, т.е. от форм собственности на земельные участки, целевого назначения и характера использования земель. Также важным объектом мониторинга почв являются атмосферные осадки зимнего периода, поскольку содержащиеся в снеге вещества вместе с талыми снеговыми водами поступают в почву и существенно влияют на экологическое состояние почвенного покрова, изменяя его кислотность, концентрацию ионов и тяж?лых металлов. Мониторинг почв проводится только в теплое и сухое время года (лето, начало осени). В зимний же период проводится полевая подготовка к проведению мониторинга.

Мониторинг почв проводится только в теплое и сухое время года (лето, начало осени). В зимний же период проводится предполевая подготовка к проведению мониторинга, которая включает в себя:

- Сбор сведений об имеющихся на данной местности источниках загрязнения почв (местоположение, объ?м выбросов, особенности производственного цикла, объ?мы твердых отходов, способы их утилизации или захоронения).

- Составление карты техногенных нагрузок на исследуемую территорию. На эту карту наносят источники техногенного воздействия на почвы, и зоны их вероятного влияния.

- Установление сроков проведения мониторинга, выбор ключевых площадок, на которых будут браться пробы почв.

5.3.1 Полярографический метод

Полярографический метод дает возможность определять примеси металлов, содержащиеся в технических образцах в количестве порядка. В основном этот метод используется для выявления примесей меди, свинца,кадмия и цинка. Отличительными особенностями полярографического метода анализа являются:

1. Быстрота аналитического определения, не превышающая нескольких минут.

2. Большая чувствительность, позволяющая вести аналитические определения очень малых количеств исследуемого вещества.

3. Независимость результатов определений от индивидуальных особенностей экспериментатора, так как о них судят по объективным показаниям чувствительного гальванометра.

4. Возможность одновременно вести определение нескольких элементов, не прибегая к предварительному их разделению.

Для полярографического метода применяют приборы, называемые полярографами. Промышленностью выпускаются специальные полярографы нескольких марок: ПЭ-312, КАП-225у, ППТ-1, ПУ-1. Они бывают визуальные и автоматические. Последние позволяют отсчитывать силу тока и напряжение не только визуально, но и по кривой зависимости силы тока от напряжения, автоматически записываемой специальным прибором. Для работы полярографа необходимы следующие условия: температура окружающего воздуха(10-35 ); погрешность(1-2%); напряжение питания(0-4 В).

Рисунок 2 - Схема полярографической установки

1 -- батарея аккумуляторов; 2 -- реохорд; 3 -- вольтметр; 4 -- подвижной контакт; 5, 5 -- электроды; 7 -- электролизер; 8 -- гальванометр; 9 -- сопротивление (шунт).



Заключение

В проделанной работе подробно описано каждое вещество, которое негативно влияет на атмосферный воздух, почвенный покров и сточные воды. Судя по предельно допустимым концентрациям, большинство превышает нормативы, что является нежелательным фактором для окружающей среды и человека.

Были предложены наиболее оптимальные методы и приборы контроля окружающей среды обитания. Каждый метод имеет свои достоинства и недостатки, так же определенный метод не имеет возможности определять содержание всех загрязняющих веществ. Поэтому при выборе следует учитывать точность и универсальность метода.



Список использованной литературы

1.Методы и приборы контроля окружающей среды: метод, указания к практическим, лабораторным и контрольным работам для студентов специальностей 280202, 280101, 080502 очной и заочной формы обучения /сост. В.А. Стрекалова, Т.А. Стрекалова. ГОУ ВПО “Государственный Университет цветных металлов и золота”. - Красноярск, 2006. - 76с.

2. Горшков М. В. Экологический мониторинг. Учеб. пособие. -- Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010. 313 с.

3. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа -5-е изд., перераб.- Л.: Химия, 2006. - 432 с.

Размещено на Allbest.ru

...