Презентация лекции 3 File - Портал учебных ресурсов ГУ имени

Дисциплина: Инженерная экология
Скрипникова Л.В.
Лекция № 3
Тема: КАЧЕСТВО ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Скрипникова Л.В.
План:
1. Источники загрязнения биосферы. Классификация
загрязняющих веществ;
2. Важнейшие экологические проблемы современности:
парниковый эффект, фотохимический смог, кислотные
дожди, разрушение озонового слоя и др;
3. Нормирование качества окружающей среды;
4. Система стандартов в области охраны природы.
Скрипникова Л.В.
1 Источники загрязнения биосферы.
Классификация загрязняющих веществ
Загрязнение окружающей среды
любое внесение в ту или иную экологическую
систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых
или неживых компонентов, прерывающих
круговорот веществ, их ассимиляцию, поток
энергии, вследствие чего данная система
разрушается или снижается ее продуктивность.
Скрипникова Л.В.
Загрязнение биосферы возникает в результате:
• естественных причин (природное загрязнение:
пыльные бури, вулканический пепел и др.);
• под влиянием деятельности человека
(антропогенное загрязнение).
Скрипникова Л.В.
Загрязнение окружающей среды делят:
По видам загрязняющих агентов
1.
механическое (запыление атмосферы, твердые предметы в воде, почве);
2.
физическое – все виды выбрасываемой в природную среду энергии
(тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и др.);
3.
химическое – отходы и выбросы производства, которые попадая в
атмосферу и гидросферу вступают во взаимодействие с окружающей
средой, в результате чего загрязнения или могут быть нейтрализованы, или
образуют более токсичные вещества (тяжелые металлы, пестициды,
синтетические поверхностно активные вещества — СПАВ, пластмассы,
аэрозоли, детергенты и др.);
4.
биологическое – вызываются микроорганизмами, внесенными в
окружающую среду при участии человека и наносящими этой среде или
самому человеку вред (патогенные микроорганизмы, продукты генной
инженерии и др.).
Скрипникова Л.В.
По масштабам:
 глобальное;
 региональное;
 локальное (местное).
Скрипникова Л.В.
По объектам загрязнения:
 загрязнение атмосферного воздуха;
 загрязнение поверхностных вод;
 загрязнение подземных вод;
 загрязнение почв;
 загрязнение околоземного космического пространства.
Скрипникова Л.В.
Классификация загрязнений
по Г.В. Стадницкому и А.И. Родионову (1988)
 Ингредиентное загрязнение — совокупность веществ, количественно
или качественно чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки,
ядохимикаты и удобрения, продукты сгорания и т.д.);
 Параметрическое загрязнение — изменение качественных параметров
окружающей природной среды (шумовое, тепловое, световое,
радиационное, электромагнитное);
 Биоценотическое загрязнение — воздействия, вызывающие нарушение
в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел,
направленная интродукция и акклиматизация видов и т.д.);
 Стациально-деструкционное загрязнение ( стация — место обитания
популяции, деструкция — разрушение) — воздействие, приводящее к
нарушению и преобразованию ландшафтов и экосистем в процессе
природопользования (вырубка лесов, эрозия почв, зарегулирование
водотоков, урбанизация и пр.).
Скрипникова Л.В.
Источники и причины, приводящие к
попаданию загрязнителей в биосферу:
1. несовершенство технологии или применяемого
оборудования;
2. длительная эксплуатация оборудования без
профилактических осмотров и ремонта;
3. несоблюдение технологического регламента и
небрежная эксплуатация оборудования;
4. изменение условий подготовки сырья или качества
сырья;
5. выпуск новой продукции без необходимой
реконструкции старого оборудования;
6. недостаточная механизация и автоматизация
производственных процессов;
7. периодичность технологического процесса и др.
Скрипникова Л.В.
Выбросы промышленных предприятий:
 Неорганизованные выбросы – это выбросы газов,
паров, пыли и сточных вод, образующиеся в
результате неплотностей в аппаратах,
трубопроводах, коммуникациях, через оконные и
дверные проемы, при плохо организованном
транспортировании и складировании пылящих и
выделяющих газы материалов, химикатов;
 Организованные выбросы - это выбросы,
отводимые от мест их образования системой
воздуховодов, газоходов или системой отвода сточных
вод (дымовые трубы, шахты вентиляционных систем,
отходы в производственную канализацию от
технологического оборудования).
Скрипникова Л.В.
2 Важнейшие экологические проблемы современности:
парниковый эффект, фотохимический смог,
кислотные дожди, разрушение озонового слоя и др.
Распространенные токсичные вещества,
загрязняющие атмосферу:
 оксид углерода CO,
 диоксид серы SO2,
 оксиды азота NOx,
 углеводороды CnHm,
 пыль.
Скрипникова Л.В.
Парниковый эффект
(тепличный, оранжерейный)
разогрев нижних слоев атмосферы, вследствие
способности атмосферы пропускать
коротковолновую солнечную радиацию,
но задерживать длинноволновое тепловое
излучение земной поверхности.
Скрипникова Л.В.
 Отрицательные последствия парникового эффекта -
повышение уровня Мирового океана в результате таяния
материковых и морских льдов, теплового расширения
океана и т.п.
Это приведет к затоплению приморских равнин, усилению абразионных
процессов, ухудшению водоснабжения приморских городов, деградации
мангровой растительности и т.п
 Положительные последствия парникового эффекта -
улучшение состояния лесных экосистем и сельского
хозяйства.
Повышение температуры приведет к увеличению испарения с
поверхности океана, это вызовет возрастание влажности климата,
что особенно важно для аридных (сухих) зон.
Скрипникова Л.В.
Фотохимический смог
 Смог — ядовитая смесь дыма, тумана и пыли.
О3 – 60-75 %;
ПАН, Н2О2, альдегиды – 25-40 %.
Скрипникова Л.В.
Два типа смога:
 Лондонский (зимний) смог образуется зимой в
крупных промышленных центрах при
неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра
и температурной инверсии. В результате дым и
загрязняющие вещества (пыль, оксиды серы и
углерода) не могут подняться вверх и рассеяться, а
образуют туманную завесу;
 Лос-анджелесский (летний, фотохимический)
смог возникает летом при отсутствии ветра и
температурной инверсии, но обязательно в солнечную
погоду. В результате образуются высокотоксичные
загрязнители — фотооксиданты.
Скрипникова Л.В.
Кислотные дожди
дождь или снег, подкисленный до рН < 5,6 из-за
растворения в атмосферной влаге антропогенных
выбросов (диоксид серы, оксиды азота,
сероводород, хлороводород и пр.).
Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот.
Наиболее важные из них:
SO2, NOX, H2S.
Скрипникова Л.В.
Разрушение озонового слоя
Слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона на
высоте 20-25 (22-24) км называется озоносферой.
«Озоновая дыра» — значительное пространство в
озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50 %
и более) содержанием озона.
Скрипникова Л.В.
Источники поступления хлора и азота
в озоновый слой:
 1. вулканические газы;
 2. технологии с применением фреонов;
 3. атомные взрывы;
 4. самолеты (особенно военные);
 5. ракеты.
Скрипникова Л.В.
Проблема отходов
 По агрегатному состоянию отходы делятся на
жидкие, твердые и газообразные;
 По происхождению отходы делятся на бытовые
(коммунальные), промышленные,
сельскохозяйственные, строительные и др.
Наиболее серьезные экологические проблемы связаны с твердыми
бытовыми и радиоактивными отходами.
Скрипникова Л.В.
Твердые бытовые отходы
(ТБО)
•
Вывозятся за пределы городов на специально
отведенные территории, где часто сжигаются.
•
Уничтожается в специальных
мусоросжигательных установках (в развитых
странах).
•
Часть отходов являются токсичными
(опасными) - способными вызывать отравления
или иные поражения живых организмов.
Скрипникова Л.В.
Радиоактивные отходы (РАО)
неиспользуемые радиоактивные вещества, образующиеся
при работе ядерных реакторов и
применении радиоактивных изотопов.
РАО классифицируют по различным признакам:
 агрегатному состоянию (твердые, жидкие и газообразные);
 периоду полураспада (короткоживущие (менее 1 года), среднего
времени жизни (от 1 года до 100 лет) и долгоживущие (более 100 лет));
 удельной активности (низкоактивные (менее 0,1 Ки/м2),
среднеактивные (0,1— 1000 Ки/м2) и высокоактивные (свыше 1000
Ки/м2));
 составу излучения (α-альфа излучатели, β-излучатели, γ-гамма
излучатели и нейтронные излучатели).
Скрипникова Л.В.
Радиоактивное загрязнение
окружающей среды
 Радиоактивность — способность
нестабильных ядер элементов (радиоактивных
изотопов, радионуклидов) к самопроизвольному
распаду.
 Действие радиации зависит от энергии частиц и
силы излучения, то есть числа частиц,
вылетающих в единицу времени.
Скрипникова Л.В.
Радиоактивное излучение является:
 канцерогенным (вызывает раковые заболевания);
 мутагенным (увеличивает частоту мутаций) фактором.
Скрипникова Л.В.
Факторы влияющие на процесс поглощения и накопления
радиоактивных изотопов живыми организмами:
 Природа радиоактивных элементов. Наибольшее значение имеют изотопы с
длинным периодом полураспада и особенно те, которые накапливаются в
тканях: Sr90 в костях и I132 в щитовидной железе;
 Высокая специфичность коэффициента концентрации, который
представляет отношение элемента в организме к его количеству в окружающей
среде;
 Содержание в окружающей среде элементов-антагонистов. В пищевых
цепях радиоизотопы способны вступать в конкурентные отношения с другими
химическими элементами;
 Вид и возраст организмов. Радиочувствительность разных организмов весьма
различна. Установлено, что микроорганизмы более чувствительны к α- и βлучам, а крупные организмы - к γ-лучам.
По степени устойчивости к радиации живые организмы образуют ряд:
бактерии → насекомые → млекопитающие.
Молодые особи обладают большей радиочувствительностью и большей интенсивностью
поглощения радионуклидов, чем старые.
Скрипникова Л.В.
 Естественная радиоактивность вызывается
естественными радиоактивными изотопами, которые
всегда в тех или иных количествах присутствуют в
биосфере;
 Искусственная радиоактивность обусловлена
поступлением в биосферу радиоактивных изотопов,
образующихся в результате атомных и термоядерных
взрывов, в виде отходов атомной промышленности
или в результате аварий на атомных предприятиях.
Скрипникова Л.В.
Естественные радионуклиды
подразделяют на 3 группы:
 Первая группа включает радиоактивные элементы —
элементы, все изотопы которых радиоактивны: уран (238U,
235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон (222Rn, 220Rn);
 Во вторую группу входят изотопы «обычных» элементов,
обладающие радиоактивными свойствами: калий (40К),
рубидий (87Rb), кальций (48Са), цирконий (96Zr) и др.;
 Третью группу составляют радиоактивные изотопы,
образующиеся в атмосфере под действием космических
лучей: тритий (3Н), бериллий (7Ве, 10Ве) и углерод (14С).
Скрипникова Л.В.
Искусственное радиоактивное загрязнение
объектов биосферы вызывают изотопы
235U, 238U, 239Pu, 129I, 131I, 144Ce, 140Ba, 106Ru, 90Sr, 137Cs и т.д.
Скрипникова Л.В.
Деградация
почвенного покрова
ухудшение качества почвы в результате снижения
плодородия.
К явлениям деградации почв относятся:
1. дегумификация почв (потеря почвами гумуса);
2. промышленная эрозия почв (отчуждение почв городами, поселками, дорогами,
линиями электропередач и связи, трубопроводами, карьерами,
водохранилищами, свалками и т.д.);
3. водная и воздушная эрозия (дефляция) почв (разрушение верхних слоев почвы
под действием воды и ветра);
4. вторичное засоление почв (результат неправильного орошения
минерализованными или пресными водами);
5. затопление, разрушение и засоление почв водами водохранилищ (затопление
пойменных и надпойменных террас; подъем уровня грунтовых вод и
подтопление почв; абразия берегов и засоление дельт);
8. загрязнение почв промышленное, сельскохозяйственное, радиоактивное и др.
Скрипникова Л.В.
Деградация
растительного покрова
К деградации растительного покрова ведут следующие
антропогенные факторы:
- прямое уничтожение в ходе использования (рубка лесов,
выкашивание, сбор с различными целями, стравливание
домашними животными), при создании водохранилищ, в
ходе открытых разработок ископаемых, при пожарах, в
процессе распашки новых угодий;
- ухудшение условий жизни растений при орошении,
осушении, засолении почв, изменении гидрологии
водоемов, загрязнении среды токсичными химическими
веществами и элементами, заносе вредных организмов
(возбудителей болезней, конкурентов) и др.
Скрипникова Л.В.
Лесовозобновление двух типов:
- естественное — процесс образования леса
естественным путем на безлесных (раннее лесных
площадях), нарушенных промышленными
разработками территориях;
- искусственное — выращивание леса путем его
посадки с последующим уходом за лесным
молодняком.
Скрипникова Л.В.
Деградация животного мира
К сокращению или уничтожению видов животных ведут
следующие антропогенные факторы:
 - прямое уничтожение в результате промысла животных,
добываемых-ради меха, мяса, жира и пр., при применении
химических веществ, для борьбы с вредителями сельского
хозяйства (при этом часто гибнут не только вредители, но и
полезные для человека животные);
 - ухудшение условий жизни животных в результате
вырубки лесов, распашки степей, осушения болот,
сооружения плотин, строительства городов, загрязнения
атмосферы, воды, почвы и т.д.
Скрипникова Л.В.
 Одним из способов борьбы с деградацией
животного мира служит акклиматизация
преднамеренное внедрение какого-либо вида в район,
где он ранее не обитал, в целях обогащения
естественных сообществ полезными для человека
видами или уничтожения (путем конкуренции)
вредных.
Скрипникова Л.В.
Процесс акклиматизации включает три фазы:
 - интродукцию (ввоз);
 - адаптацию (приспособление);
 - натурализацию (закрепление в биогеоценозе).
Скрипникова Л.В.
В результате антропогенного воздействия на ОС
возможны негативные последствия:
- превышение ПДК многих токсичных веществ в
городах и населенных пунктах;
- появление парникового эффекта при повышенном
содержании CO2, NOх, O3, CH4, H2O и пыли в
атмосфере, что способствует повышению средней
температуры Земли;
- образование смога (NOX, Cn Hm) ;
- выпадение кислотных дождей (SOх,NOх);
- разрушение озонового слоя (NOх, хлор);
- замусоривание планеты отходами производства;
- радиоактивное загрязнение;
- деградация почвенного, растительного покрова и
животного мира.
Скрипникова Л.В.
3 Нормирование качества
окружающей среды
 Качество окружающей среды- степень
соответствия среды жизни человека его
потребностям;
 Нормирование качества окружающей среды —
установление показателей и пределов, в которых
допускается изменение этих показателей (для воздуха,
воды, почвы и т.д.);
 Цель нормирования — установление предельно
допустимых норм (экологических нормативов)
воздействия человека на окружающую среду.
Скрипникова Л.В.
Основные экологические нормативы
качества окружающей среды:
1. Нормативы качества (санитарно-гигиенические):
- предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных
веществ;
- предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических
воздействий: радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.
2. Нормативы воздействия (производственно-хозяйственные):
- предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ;
- предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ;
3. Комплексные нормативы:
- предельно допустимая экологическая (антропогенная)
нагрузка на окружающую среду.
Скрипникова Л.В.
 Предельно допустимая концентрация
(количество) (ПДК) - количество загрязняющего
вещества в окружающей среде (почве, воздухе,
воде, продуктах питания), которое при
постоянном или временном воздействии на
человека не влияет на его здоровье и не вызывает
неблагоприятных последствий у его потомства.
Скрипникова Л.В.
 Предельно допустимый уровень (ПДУ) — это
максимальный уровень воздействия радиации,
шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных
физических воздействий, который не
представляет опасности для здоровья человека,
состояния животных, растений, их
генетического фонда.
ПДУ — это то же, что ПДК, но для физических воздействий.
Скрипникова Л.В.
В случаях, когда ПДК, ПДУ не определены или
находятся на стадии разработки, используют
показатели:
 ОДК - ориентировочно допустимая
концентрация;
 ОДУ — ориентировочно допустимый уровень.
Скрипникова Л.В.
 Предельно допустимый выброс (ПДВ) или
сброс (ПДС) — это максимальное количество
загрязняющих веществ, которое в единицу
времени разрешается данному конкретному
предприятию выбрасывать в атмосферу или
сбрасывать в водоем, не вызывая при этом
превышения в них предельно допустимых
концентраций загрязняющих веществ и
неблагоприятных экологических последствий.
Скрипникова Л.В.
Если в воздухе или воде населенных пунктов, где
расположены предприятия, концентрации
вредных веществ превышают ПДК, то по
объективным причинам значения ПДВ и ПДС не
могут быть достигнуты. Для таких предприятий
устанавливаются значения:
 временно согласованных выбросов вредных
веществ (ВСВ) и
 временно согласованных сбросов вредных
веществ (ВСВ и вводится поэтапное снижение
показателей выбросов и сбросов вредных веществ до
значений, которые обеспечивают соблюдение ПДВ и ПДС.
Скрипникова Л.В.
Комплексный показатель качества окружающей среды
- предельно допустимая экологическая нагрузка.
 Предельно допустимая экологическая
(антропогенная) нагрузка на окружающую среду
— это максимальная интенсивность антропогенного
воздействия на окружающую среду, не приводящая к
нарушению устойчивости экологических систем (или,
иными словами, к выходу экосистемы за пределы
экологической емкости).
Скрипникова Л.В.
Емкость природной среды (экологическая
емкость территории) - потенциальная
способность природной среды перенести ту или
иную антропогенную нагрузку без нарушения
основных функций экосистем.
Скрипникова Л.В.
 Экстенсивное (расширяющееся)
природопользование характеризуется
возрастающей антропогенной нагрузкой на
территорию, в результате степень антропогенной
нагрузки превышает самовосстанавливающую
способность территории;
 Равновесное природопользование отличается
сбалансированностью антропогенной нагрузки и
экологической емкости среды.
Скрипникова Л.В.
4 Система стандартов
в области охраны природы
 Государственный стандарт (ГОСТ) —
нормативно-технический документ,
устанавливающий комплекс норм, правил,
требований, обязательных для исполнения.
 Для природоохранной деятельности
генеральным стандартом является ГОСТ
17.0.0.01-76 «Система стандартов в области
охраны природы и улучшения использования
природных ресурсов».
Скрипникова Л.В.
Классификация групп
стандартов*
№
группы
Наименование
Кодовое наименование
0
Организационно-методические стандарты ССОП
Основные положения
1
Стандарты в области охраны и рационального использования
вод
Гидросфера
2
3
Стандарты в области защиты атмосферы
Стандарты в области охраны и рационального использования
почв
Атмосфера
Почвы
4
Стандарты в области улучшения использования земель
Земли
5
6
8
Стандарты в области охраны флоры
Стандарты в области охраны фауны
Стандарты в области охраны и рационального использования
недр
Флора
Фауна
Недра
•Примечание. В классификация государственных стандартов имеется ряд неточностей. Например,
согласно ГОСТу 17.0.0.01-76 группы стандартов почвы, земли, и флора должны иметь
соответственно номера 3, 4 и 5, а реально имеют номера 4, 5, 6.
Скрипникова Л.В.
Классификация видов
стандартов
№ вида
Наименование вида
0
Основные положения
1
Термины, определения, классификации
2
Нормы и методы измерений загрязняющих выбросов и сбросов, интенсивности
использования природных ресурсов
3
Правила охраны природы и рационального использования природных ресурсов
4
Методы определения параметров состояния природных объектов и интенсивности
хозяйственных воздействий
5
Требования к средствам контроля и измерений состояния окружающей природной
среды
6
Требования к устройствам, аппаратам и сооружениям по защите окружающей
среды от загрязнений
7
Прочие стандарты
Скрипникова Л.В.
Литература
Основная
1.Панин М.С. Экология Казахстана: Учебник для вузов. - Семипалатинск, 2005.
2.Калыгин В.Г. Промышленная экология: учебное пособие для студ. Высш. Учеб.
Заведений.- 2-е изд.- М.: Издательский центр «Академия», 2006.
3.Колесников СИ. Основы экологии для инженеров.- Ростов-на-Дону, Феникс, 2003.
4.Хоружая Т.А.Оценка экологической опасности.- М., Приор, 2002.
Дополнительная
1.Стадницкий Г.В. Экология. - М., Высшая школа, 1988.
2.Белов С. В. Охрана окружающей среды. - М, Высшая школа, 1991.
3.Фурсова В. И. Экологические проблемы окружающей среды. 1981.
4.Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. - М., 1999.
5.ГОСТ 17.0.0.01-76 (с изм. 1979) Система стандартов в области охраны природы и
улучшения использования природных ресурсов. Основные положения.
Скрипникова Л.В.