Статьи

Содержание статьи:

1. Загрязнение окружающей среды
2. Классификация химических веществ для контроля загрязнения
3. Методы контроля загрязнений окружающей среды
4. Программа расчета загрязнений
   

Загрязнение окружающей среды

Загрязнение окружающей среды — это повышенное содержание в ней различных реагентов, не характерных для данной среды, наличие которых приводит к негативным последствиям.

Основные источники загрязнения окружающей среды, влекущие за собой глобальные изменения климата, возникают под воздействием деятельности человека, по данным мировых исследований. Источниками загрязнений в данном случае являются химические, биологические, механические.

Химические загрязнители – это тяжелые металлы, органические и синтетические соединения, соли. Они наиболее опасны из всех видов загрязнителей. Являются в основном продуктом деятельности химической промышленности. Это приводит к изменению нормального химического состава воды, воздуха и почвы. При распаде выделяют отравляющие газы, которые поднимаются в атмосферу, накапливаясь и вступая в реакцию с содержащимися в нижних слоях атмосферы частичками воды, образуя кислотные дожди. Выбросы серы и азота могут связываться с компонентами биосферы, становясь причиной появления очень ядовитых соединений, отличающихся повышенной летучестью.

Механические загрязнители – это, в основном то, чем наполнены мусорные полигоны (твердые бытовые и коммунальные отходы).

Биологические загрязнители – это патогенные бактерии и лекарства, попадающие в атмосферу от выбросов предприятиями по производству синтеза структурных элементов; продукты генной инженерии.

Все эти воздействия способствуют загрязнению воды, почвы, атмосферы.

Огромную проблему для жизни всего живого на планете создает загрязнение водных ресурсов. На сегодняшний момент «чистыми» остались только 3% от всего мирового запаса пресной воды. Основные негативные источники загрязнений – это нефтепродукты, тяжелые металлы радиоактивные вещества, канализационные стоки, синтетические удобрения, ядерные отходы, поверхностно-активные соединения, нитраты, фосфаты, и т.п. И главное «загрязняющее» действие здесь оказывают промышленные предприятия металлургической и химической отраслей, а также удобрения, пестициды и инсектициды, которые смываются с сельскохозяйственных угодий. Загрязнение вод мирового океана уже почти достигло критической отметки – отмечено, что в одном только Тихом океане плавает несколько тонн пластикового мусора, общий размер которых превышает площадь Американского континента, а также многокилометровые нефтяные пятна.

Антропогенное загрязнение почвы привело к тому, что около 30% всей поверхности суши подвержены эрозийным изменениям, 15% почв безжизненны, 23% – находятся в процессе деградации.

Кроме обычного мусора, который выбрасывается в огромных количествах в масштабах всех стран, вызывают тревогу свалки. Сжигаемые отходы засоряют множество территорий, а продукты горения портят почву необратимо. Также очень сильно ухудшают состояние почвы радиоактивные отходы атомных станций, токсичные вещества тяжелых металлов и химических соединений.

Загрязнение атмосферы, если говорить о промышленности, ведется в основном продуктами жизнедеятельности химических, нефтеперерабатывающих заводов, топливно-энергетического комплекса. Основными источниками загрязнения атмосферы выступают аэрозоли и газы, выбрасывающиеся химическими заводами; газообразные отходы предприятий топливно-энергетического комплекса; транспортные средства.

Источники загрязнения атмосферы различаются по нескольким параметрам: по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средние, высокие), температуре выходящих газов (нагретые и холодные). Мощные источники — это загрязнения, образующиеся от металлургических и химических заводов, заводов строительных материалов, тепловых электростанций и др. К мелким источникам загрязнения относятся небольшие котельные, предприятия пищевой промышленности, и т.п. Если есть скопление большого количества мелких источников, то возможно значительное загрязнение воздуха. Под низкими источниками понимают те, где выброс осуществляется ниже 50 м, под высокими — выброс выше 50 м. Нагретыми называют источники, у которых температура выбрасываемой газовоздушной смеси выше 50 °С; при более низкой температуре выбросы считаются холодными.

В промышленно развитых регионах отмечается повышение концентрации примесей таких тяжелых металлов, как ртуть, свинец, хром и медь. Теплоэлектростанции дают огромное количество выбросов углекислого газа, пыли, золы.

Последствия загрязнения могут быть обратимые и необратимые. В первом случае состояние окружающей среды может постепенно восстановиться, если будет прекращено ее дальнейшее загрязнение. Во втором случае полное восстановление прежних характеристик среды уже не представляется возможным, что говорит о катастрофическом уровне нанесенного природе вреда.

Классификация химических веществ для контроля загрязнения

На сегодняшний день существует несколько миллионов химических веществ и соединений, из которых несколько десятков тысяч находят применение в деятельности человека, и соответственно, могут служить источниками загрязнения окружающей среды. Кроме того, в результате развития науки и бизнеса, постоянно появляются новые химические соединения и смеси.

Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых, по списку ЮНЕСКО, особенно опасны 200 наименований.

Химические вещества в зависимости от их практического использования классифицируются на промышленные яды, используемые в производстве (органические растворители, топливо, красители; ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве; отравляющие вещества; бытовые химикаты, применяемые в виде пищевых добавок; средства санитарии, личной гигиены, косметики и т.д.;

Опасность веществ определяется по критериям токсичности (ПДК — предельно допустимая концентрация в окружающей природной среде; ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия для окружающей природной среды), по величине порогов вредного действия (однократного, хронического), порога запаха, а также порогов специфического действия (аллергенного, канцерогенного и др.).

Показатели токсичности определяют класс опасности вещества, при этом классификация вредных веществ по степени опасности включает четыре класса:

• 1-й — ЧО — чрезвычайно опасные вещества, для них ПДК < 0,1 мг/м3;
• 2-й — ВО — высокоопасные вещества, ПДК = 0,1 — 1,0 мг/м3;
• 3-й — УО — умеренно опасные вещества, ПДК = 1,0-10,0 мг/м3;
• 4-й — МО — малоопасные вещества, ПДК > 10 мг/м3.
  

Примеры химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, по классам опасности:

• 1-й класс — мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бензапирен
• 2-й класс — бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
• 3-й класс —  барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон
  

Если классифицировать загрязняющие вещества по группам, то они подразделяются на:

• металлы;
• органические загрязнители;
• оксиды серы, азота и углерода.
  

К факторам, определяющим тяжесть воздействия загрязняющих веществ, можно отнести:

• химическую природу, т.е. насколько они активны и вредны для определенного вида растений и животных;
• концентрацию, т.е. содержание на единицу объема воздуха, воды, почвы;
• устойчивость, т.е. продолжительность существования в воздухе, воде, почве.
  

Кроме того, существует классификация вредных веществ по эффекту воздействия на живой организм. При этом некоторые вещества относятся сразу к нескольким классам:

• общетоксические – вещества, вызывающие общее отравление организма, при их воздействии наблюдаются судороги, расстройства нервной системы;
• раздражающие – вещества, поражающие кожу, слизистую дыхательных путей, легких, глаз, носоглотки, длительное воздействие приводит к нарушениям дыхания, интоксикации и летальному исходу;
• сенсибилизаторы – химикаты, вызывающие аллергическую реакцию организма;
• канцерогены – одна из самых опасных групп веществ, провоцирующая возникновение онкологических заболеваний;
• мутагены – вещества, изменяющие генотип человека, уменьшающие сопротивляемость организма к заболеваниям, вызывают раннее старение, негативное влияние на здоровье потомства;
• влияющие на репродуктивное здоровье – вещества, вызывающие отклонения в развитии у потомства в нескольких поколениях.
  

Методы контроля загрязнений окружающей среды

Методы контроля загрязнений окружающей среды, или экологического контроля разделяют на дистанционные и наземные.

К дистанционным методам контроля относятся контроль посредством метеорологических станций, радиолокационных станций, гидрометеорологии, радарной аэросъемки.

Метеорологическая станция предназначена для регулярных наблюдений за состоянием атмосферы — измерения температуры, давления и влажности воздуха, скорости и направлении ветра, определения других характеристик состояния атмосферы (облачность, осадки, видимость, солнечная радиация), определение начала, окончания и интенсивности атмосферных явлений.

Радиолокационная станция обнаруживает и определяет методами радиолокации местоположения объектов в воздухе, на воде или на земле. Такая станция состоит из мощного радиопередатчика, работающего в различных диапазонах волн; антенны; радиоприемника; индикаторного устройства; вспомогательного оборудования. Получение изображений местности с помощью радиолокационной аппаратуры, установленной на летательных аппаратах, называется радиолокационной съемкой. Она может проводиться в сложных метеоусловиях и в любое время суток, а также для изучения объектов закрытых снегом, растительностью, рыхлыми отложениями и другим и способна дать дополнительную информацию, которая отсутствует на фотографиях.

Гидрометеорологические станции изучают явления и процессы, протекающие в природных водах, тесно связаны с атмосферными явлениями, образуя систему наблюдений за состоянием и качеством водной среды.

Радарная аэросъемка используется для получения изображений местности с помощью радаров, установленных на летательных аппаратах.

К наземным методам контроля относятся радиометрические методы, химические методы.

Радиометрические методы используются для аналитического контроля окружающей среды. Их использование в лабораториях контроля ограничено, так как необходимо специальное оборудование и соблюдение множества требований безопасности. Однако в тех случаях, требования к пределам обнаружения достаточно высоки, применяют радиометрические методы.

Химические методы контроля окружающей среды – это современные методы анализа оптического характера (например, спектрофотомерия в видимой, УФ-и ИК-областях), разделения на основе газовой, жидкостной и тонкослойной хроматографии. Также это и электрохимические методы (вольтамперометрия и ионометрия), у которых есть определенные преимущества — низкая стоимость расходов на эксплуатацию приборов.

Программа расчета загрязнений

В настоящее время все расчеты загрязнения атмосферы проводятся только с использованием специальных программного обеспечения — унифицированных программ расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА), которые являются приложением к «Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). Проведенные расчеты впоследствии используются для назначения природоохранных мероприятий.

УПРЗА позволяет расчетным путем определить величины концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Т.к. программа унифицирована, она может быть применена для любых источников выбросов загрязняющих веществ (любых предприятий), независимо от отрасли промышленности.

Основными данными для УПРЗА являются данные об источниках выбросов загрязняющих веществ. Источники выбросов подразделяются на организованные и неорганизованные. Организованные оснащены специальными воздуховодами или трубами, подающими выброс поступает в атмосферу. Неорганизованный источник выбрасывает в атмосферу вещества в виде ненаправленных потоков газа.

В программу обычно вводятся несколько типов источников, для более точного расчета. Для каждого источника задается определенный набор технических параметров. К ним относятся:

• высота источника над уровнем земли;
• диаметр устья точечного источника с устьем круглого сечения;
• средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника;
• температура выбрасываемой газовоздушной смеси;
• мощность выброса (количество выбрасываемого в атмосферу вещества в единицу времени).
  

Список действующих методик расчета достаточно обширен, однако программное обеспечение разрабатывается обычно на основе наиболее часто применяемых. При разработке программы используют сложные расчетные схемы, большой объем справочного материала. Также, для упрощения работы, применяют и удельные показатели — при которых единица выделяющегося вещества приходится на единицу готовой продукции. В результате разработки специалист получает удобное для пользователя программное обеспечение с понятным интерфейсом, логикой работы, визуализацией промежуточных и конечного этапов расчетов. Таким образом, УПРЗА позволяет значительно оптимизировать работу специалистов-экологов. Кроме того, программы могут быть адаптированы к работе в составе систем расчетного мониторинга качества воздуха, обеспечивать функцию передачи данных в центры Госмониторинга регионального и федерального уровня.

Готовые программы в обязательном порядке проходят тестирование и согласование в природоохранных органах России, выдаются сертификаты соответствия установленного образца.

Источники:

• Профессиональное издательство;
• Студенческая библиотека онлайн;
• Статья «Основные загрязняющие вещества: перечень и их ПДК»;
• Статья «Загрязнение окружающей среды и классификация загрязнителей»;
• Методические указания МУ 2.2.5.2810-10 «Организация лабораторного контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны предприятий основных отраслей экономики»;
• РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы»;
• Лекция «Санитарно-гигиеническое нормирование химических веществ»;
• ГОСТ 17.4.1.02-83. «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения»;
• Статья «Загрязнение окружающей среды: виды, основные источники, последствия и методы решения проблемы».