Geum.ru

5 2 Анализ воздействия по приземным концентрациям

Вид материалаРеферат

Содержание


5.3Оценка воздействия на почву, растительность и животный мир
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

5.3Оценка воздействия на почву, растительность и животный мир


Почва – гигантский сорбент поступающих в нее продуктов деятельности человека – органических и минеральных соединений, ксенобиотиков и других нежелательных ингредиентов. Значительная часть промышленных выбросов непосредственно из воздуха, с растений или окружающих предметов попадает в почву: газы – преимущественно с осадками, пыль – под действием силы тяжести [1]. В условиях непрерывного загрязнения в вегетативной массе растений в фазе их созревания сохраняется 2-10% атмосферных примесей, поступивших на поверхность растительного покрова за вегетационный период; все остальное попадает в почву [2]. Газы и тяжелые металлы, накапливаясь в почве, вызывают изменение рН, усиливают вымывание осадками многих важных макро – и микроэлементов, ухудшают деятельность полезной для растений макрофлоры почв, процесс нитрификации, подавляют рост корней растений [3]. Промышленные загрязнения оказывают заметное влияние на состав почв, создают неблагоприятные условия для развития естественных почвенных процессов, в том числе процессов трансформации и миграции органического вещества [4-7]. Снижается запас в почве питательных веществ, изменяется ее биологическая активность, физико-химические и агрохимические свойства. Почва обладает определенной буферностью к изменениям поступления веществ из атмосферы, способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Но при длительных устойчивых изменениях атмосферных поступлений могут иметь место медленные кумулятивные изменения почвенного профиля. Так, повышение содержания в приземном слое атмосферы двуокиси углерода может привести к повышению растворимости карбонатов, их выщелачиванию за пределы почвенного слоя, обескальциванию почвы. Устойчивое значительное повышение концентраций окислов серы и азота приводит к выпадению кислых дождей, что, в свою очередь, влечет за собой повышение кислотности гумидных почв; нейтрализацию щелочных почв; растворение и выщелачивание карбонатов; вынос кремния, алюминия, щелочноземельных и щелочных катионов, железа, микроэлементов [8]. Факторами, способствующими увеличению загрязненности верхнего слоя почвы являются: высокая относительная влажность воздуха; температурная инверсия; штиль; сплошная облачность; туман; моросящий обложной дождь. При этих атмосферных явлениях пылевидные частицы лучше прилипают к наземным частям растений, а газы быстро проникают в растительные ткани [9]. Промышленное загрязнение может привести к изменению состава и свойств органической части почвы, в том числе микробных ценозов. В ряде случаев происходит снижение численности ценных групп и видов микроорганизмов, распад экологических ассоциаций, и, в итоге, потеря плодородия почвы. Очень чувствительны к промышленным загрязнениям, особенно кислого характера, почвенные водоросли (альгофлора) [10-12]. Некоторые почвенные ферменты могут использоваться для диагностики загрязненности почв. Окислы серы, например, оказывают вредное действие на водопроницаемость почв, активность разложения растительных остатков, развитие микрофлоры [14-15]. Почва меняет температурный режим, физические свойства, уплотняется, образуется поверхностная корка. Аммиак и окислы азота вызывают сдвиг активности некоторых ферментов и подавление деятельности ряда микробных группировок, особенно в верхнем слое почвы. По мере удаления от источника эмиссии и снижения нитратного азота численность микрофлоры и активность ферментов восстанавливаются [16-17]. Углеводороды токсичны для большинства видов почвенных водорослей. Под действием углеводородов снижается флористическое разнообразие, уменьшается численность и биомасса водорослей, особенно зеленых и синезеленых. Токсичное действие снижается при внесении в почву минеральных удобрений, которые стимулируют развитие углеводородоокисляющих бактерий [18].

Кроме промышленных выбросов в атмосферу, отрицательно сказываются на состоянии почвы и механические нарушения почвенного покрова; снятие плодородного слоя; расчистка территории от растительности, что в свою очередь нарушает экологическое равновесие почвенной системы.

Негативное влияние оказывают загрязненные нефтепродуктами дождевые и талые воды, а также, нарушение правил сбора и утилизации промышленных отходов.

Анализируя основные решения проекта можно сделать следующее заключение:
  • проектируемое предприятие оказывает незначительное влияние на загрязнение атмосферного воздуха;
  • предусмотрена срезка плодородного слоя почвы до начала строительных работ, с последующим использованием для устройства газонов и посадки зеленых насаждений.

Следовательно, воздействие на почву в районе размещения проектируемого объекта останется, практически, на прежнем уровне.

Не менее отрицательное влияние оказывают промышленные выбросы на растительность. Они вызывают нарушение регуляторных функций биомембран, разрушение пигментов и подавление их синтеза, инактивацию ряда важнейших ферментов из-за распада белков, активацию окислительных ферментов, подавление фотосинтеза и активацию дыхания, нарушение синтеза полимерных углеводов, белков, липидов, увеличение транспирации и изменение соотношения форм воды в клетке. Это ведет к нарушению строения органоидов (в первую очередь, хлоропластов) и плазмолиза клетки, нарушению роста и развития, повреждению ассимиляционных органов, сокращению прироста и урожайности, к усилению процессов старения у многолетних и древесных растений [3]. Серьезность заболевания или повреждения зависит как от концентрации загрязнения, так и от продолжительности его воздействия. При перемножении этих величин получают значение дозы. Можно предположить, что пороговая доза представляет собой характеристику, наиболее удобную для оценки возможности проявления вредных воздействий. Однако, в действительности, это не так. Наибольшее значение имеет величина максимальной концентрации загрязнений, воздействовавшей на растение. Эффект продолжительных воздействий выражен менее сильно, чем эффект максимальных пиковых концентраций, даже если такие концентрации поддерживаются в атмосфере только в течение короткого времени (порядка 1 часа). Большое значение имеет также частота воздействий пиковых концентраций загрязнений. Воздействие на экологическую систему на первых порах не отражается на системе в целом: любые нарушения сначала воздействуют на молекулярном уровне. В первую очередь воздействию подвергаются системы, регулирующие поступление загрязняющих веществ, а также химические реакции, ответственные за процессы фотосинтеза, дыхания и производства энергии [19]. Диоксид серы, например, прежде всего воздействует на клетки, которые регулируют открывание устьиц. Попав в клетку, диоксид серы воздействует на хлоропласты, разрушает конфигурацию ферментов, ингибирует процесс фотосинтеза и синтеза АТФ, разрушает структуру белков. Наиболее опасны для растения нарушение баланса окисленных и восстановленных форм серы, накопление серы и нарушение деятельности жизненно важных ферментов. При содержании диоксида серы 0,3-0,5 млн-1 (продолжительность воздействия не более 2-3 часов) на листьях широколиственных растений появляются желтые или бледно-зеленые пятна. При непрерывном действии более низких концентраций в течение нескольких недель может произойти нарушение обмена и ухудшение роста без появления видимых симптомов. Хроническое физиологическое нарушение деятельности растений может возникать при неоднократном воздействии диоксида азота в концентрации 0,25млн-1 в течение 1 часа, появление видимых симптомов, в этом случае, маловероятно. При концентрациях 1 млн-1, как правило, появляются первичные симптомы избытка в атмосфере окислов азота – тускло-зеленые водянистые пятна на листьях растений. Повреждение наиболее чувствительных видов растений могут вызвать концентрации диоксида серы и диоксида азота равные 0,75 млн-1 при совместном воздействии. Очень опасно для растений воздействие пероксиацетилнитрата (ПАН), который образуется в результате фотохимических реакций между оксидами азота и углеводородами и широко распространен в атмосфере при совместном присутствии исходных веществ и наличии солнечного освещения. Для повреждения растений достаточна концентрация ПАН 20 млрд-1 в течение 2-4 часов [19]. Вблизи крупных промышленных предприятий в ассимиляционных органах растений увеличивается содержание питательных элементов и некоторых микроэлементов (стронций, барий марганец, иттрий, цезий, лантан). При избыточном количестве питательных веществ (например, нитратного азота) в почве и в атмосфере их концентрация в органах растений повышается, но рост растительности, при этом, ухудшается. Интересно, что растения, которые и в сильнозагрязненной зоне не снижают показатели роста (бузина красная, акация белая, клен приречный, малина, иван-чай, полынь и др.), также накапливают в листьях большое количество нитратов, серы, некоторых микроэлементов. К микроэлементам, содержание которых в ассимиляционных органах растений в загрязненных промышленными выбросами зонах снижается, относятся медь, цинк, свинец, бор. Растения могут даже испытывать недостаток бора. При одинаковых экологических условиях под влиянием идентичных загрязнителей каждому виду растений свойственна, своя доза накопления химических веществ. Во всех местообитаниях листья липы сердцевидной накапливают больше титана, стронция, свинца, бария, меди, хрома и кобальта, но меньше марганца, по сравнению с листьями дуба черешчатого и клена остролистного. В сильнозагрязненных зонах содержание стронция в листьях березы может превышать фон в 10 раз, в листьях дуба – в 7 раз. Содержание марганца в сильнозагрязненной зоне увеличивается почти вдвое в листьях дуба и березы, значительно меньше оно изменяется в листьях малины и хвое сосны, а в листьях вейника – даже уменьшается. Низкое содержание микроэлементов в листьях бузины красной по сравнению с дубом и березой. Как правило, газоустойчивыми являются растения, приспособившиеся в процессе эволюции произрастать на плодородных, засоленных и известковых почвах. Поступающие в их листья токсиканты полнее нейтрализуются и вызывают меньшее повреждение. Низкая газоустойчивость свойственна растениям, обладающим ограниченной емкостью катион-анионного обмена, сформировавшимся и произрастающим на бедных и кислых почвах [20]. Очень устойчивы к газовым выбросам: дуб красный, клен красный, клен татарский, липа длинночерешковая, тополь советский пирамидальный. Устойчивы к газовым выбросам: вяз гладкий, вяз приземистый, вяз пробковый, ель канадская, ива белая, клен ясенелистный, липа американская, лиственница польская, тополь лавролистный, тополь черный. Относительно устойчивы к промышленным воздействиям: береза бородавчатая, липа мелколистная, сосна веймутова, ясень обыкновенный, ясень пенсильванский, ясень сирийский, рябина обыкновенная [16]. Загрязнение атмосферы и почвы сильно сказывается на лесных экосистемах. Наблюдается усыхание и гибель лесов, изменение составов ценозов, снижение бонитета и прироста. В сельском хозяйстве, садоводстве и лесоводстве загрязнение воздуха следует рассматривать, как локальный фактор, влияющий на количество и качество урожая.

В таблице 5.10 приведены допустимые нормы содержания в воздухе диоксидов азота и серы для различных растений.

Таблица 5.10

Чувствительность растений
Средняя за 30 минут концентрация при разовом воздействии, мг/м3
Средняя за период роста растений концентрация

(7 месяцев), мг/м3

NO2
SO2
NO2
SO2

Очень чувствительные
-
0,25
-
0,05

Чувствительные
6,0
0,40
0,35
0,08

Устойчивые
-
0,60
-
0,12

В настоящее время нет утвержденных нормативов воздействия на сельскохозяйственные культуры и на лесные массивы выбросов из антропогенных источников. Однако, для лесов вокруг музея усадьбы Л.Н. Толстого в 1984 году были разработаны «Временные нормативы ПДК вредных веществ в воздухе для древесных пород музея-усадьбы «Ясная поляна» (таблица 5.11).

Таблица 5.11

Наименование загрязняющего вещества
ПДК м.р., мг/м3
ПДК с.с., мг/м3

Азота диоксид
0,040
0,020

Аммиак
0,100
0,040

Бензол
0,100
0,050

Взвешенные вещества
0,200
0,050

Метанол
0,200
0,100

Углерода оксид
3,000
1,000

Кислота серная
0,100
0,030

Серы диоксид
0,300
0,015

Сероводород
0,080
0,008

Фтористые соединения (на F)
0,020
0,003

Формальдегид
0,020
0,003

Хлор
0,025
0,015

Циклогексан
0,200
0,200

Оценить прямое воздействие выбросов рассматриваемого предприятия на растения можно путем сопоставления расчетных приземных концентраций, обусловленных источниками проектируемого предприятия, с концентрациями, для которых реакции растений определены в экспериментальных работах. На основании вышеизложенного можно отметить, что концентрации, создаваемые выбросами проектируемого объекта, будут ниже величин, рассматриваемых, как допустимые даже для очень чувствительных растений, а также не превышают ПДК, разработанные с целью сохранения уникальных деревьев.

Таким образом, можно говорить об отсутствии прямого повреждающего действия проектируемого предприятия на растительность.

Животные испытывают прямое и косвенное воздействие антропогенных изменений в состоянии окружающей природной среды. Прямое воздействие на состояние животных связано с непосредственным изъятием особей, токсикологическим загрязнением среды их обитания и уничтожением подходящих для их обитания биотопов. Косвенное воздействие проявляется в антропогенном изменении экологических условий среды их обитания, нарушении пространственных связей между популяциями. Оценку влияния загрязнения, обусловленного эксплуатацией рассматриваемого предприятия на животных можно выполнить исходя из применимости ПДК населенных мест. Результатами почти полувековой работы гигиенистов бывшего союза и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) стала разработка ПДК для человека на базе эксперимента над животными. Если придерживаться научной объективности, действующие у нас и во всем мире ПДК, являются подпороговым (страны СНГ) или пороговым (ВОЗ) уровнем биологической безопасности животных, волевым порядком экстраполированным на человека. Речь идет о резорбтивных реакциях организма и соответствующих им ПДКс.с., т.е. реакциях, контролирующих здоровье. Контролирующие рефлекторные реакции ПДКм.р. к животным не применимы, так как отражают условия «комфорта» и требуют интеллектуальной словесно выражаемой оценки испытуемого. Об удивительной стойкости животных к загрязнению атмосферы и нашем пренебрежении к их интересам говорит теория и практика всевозможных фабрик по производству мяса, молока и птицы. Проектирование вентиляции помещений для содержания животных осуществляется исходя из условий не превышения предельно допустимых концентраций рабочей зоны для человека. Иными словами, животные содержатся при концентрациях вредных веществ, превышающих ПДКс.с. в сотни и более раз. Отнюдь не оправдывая негуманное или, просто, нерациональное отношение к животным, эти примеры призваны подтвердить приемлемость ПДКс.с. для диких и домашних животных. Кроме этого, выявленные в районе строительства представители животного мира хорошо приспособлены к проживанию в условиях антропогенного воздействия.

Из всего сказанного следует, что критерием экологической безопасности животных является соблюдение условия, когда среднегодовая концентрация вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, не превышает ПДКс.с.

Применительно к рассматриваемому объекту, среднегодовые концентрации ниже ПДКс.с., что свидетельствует о безопасности загрязнения для животного мира исследуемого района.