Лекції 1 Характеристика антропогенних факторів впливу на довкілля

Вид материала

Документы

Содержание Забруднення грунту Антропогенні впливи на ґрунти На територіях, які підлягають посиленій охороні, встановлюються більш жорсткі вимоги Т (°С) слід брати температуру навко­лишнього атмосферного повітря Т„ Вплив рельєфу місцевості Величини фонової концентрації Критерії оцінки забруднення атмосферного повітря. Прямі критерії оцінки.

Подобный материал:

• Використання препаратів тимуса в екологічно несприятливих умовах довкілля ткаченко, 17.3kb.
• Організаційних І технічних засобів, що запобігають впливу на працівників небезпечних, 208.05kb.
• План вступ 3 Поняття та класифікація податкових ризиків 7 Податкові ризики: сутність, 484.08kb.
• Основні етапи реалізації основних напрямів державної політики України у галузі охорони, 207.25kb.
• Аналіз факторів зовнішнього середовища, 73.38kb.
• Реферат на тему: Аналіз факторів зовнішнього середовища, 74.43kb.
• Збірник матеріалів мнпк "Перший Всеукраїнський з’їзд екологів", 93.74kb.
• Програма фахового іспиту для вступників на освітньо-кваліфікаційний рівень, 102.23kb.
• Програма фахового іспиту для вступників на освітньо-кваліфікаційний рівень, 102.02kb.
• Тема: Вплив антропогенних факторів на репродуктивну, 246.08kb.

Забруднення підземних вод. Підземні води поширюються в зем­ній корі до глибини 13-14 км. Вони заповнюють пори, тріщини й пусто­ти, маю!? тісний контакт з ґрунтом і породами земної кори. Для них ха­рактерне пошарове розміщення водоносних горизонтів, що відокремлені водонепроникними пластами породи, слабкий зв'язок з атмосферою, незначний розвиток біологічних процесів, бідність форм життя, підви­щені температура й тиск. Усе це сприяє меншому забрудненню вод не­чистотами та мікроорганізмами, завдяки чому вони переважно доброякі-^сні. Знаходячись на значних і різних глибинах, вони характеризуються стабільнішим хімічним складом, містять більше корисних для здоров'я людини речовин (сполук кальцію, йоду, фтору та ін.). Проте й підземні води можуть забруднюватися, якщо фільтрувального шару порід недо­статньо.

За глибиною залягання підземні води поділяють на три зони. Вер­хня зона, глибина якої здебільшого становить 2-6 м, але може досягати 20-60 (середина України) і навіть 300 м (південна частина України), має активний водообмін, зазнає дії фільтрівних атмосферних опадів та де­якою мірою атмосферного повітря. Мінералізація води коливається в межах 100-1000 мг/дм³. Середня зона розміщена на глибинах 300-600 м, інколи — 2000 м. Цю воду використовують для бальнеологічних цілей. Нижня зона залягає на глибині кількох кілометрів. У ній практично не­має іонообміну і містяться високо мінералізовані води хлор-натрієво-кальцієвого складу, інколи зі значним вмістом галогенсульфіду, брому і а рідкісних елементів. Ці води використовують у промисловості для добування йоду, брому та рідкісних елементів.

З господарсько-питною метою використовують переважно води верхньої зони. Якість води залежить від грунтів та порід, розміщених нижче. Грунти торфяно-тундрової зони збагачують воду органічними речовинами рослинного походження. Це стосується також болотних вод. Чорноземи, каштанові та солончакові грунти сприяють появі у воді пе­реважно мінеральних речовин. Зі збільшенням глибини залягання вод зменшується число мікроорганізмів і на глибині 6 м і нижче воно дорів нює нулю. Шар ґрунту завтовшки 3,5-4 м на полях фільтрації затрнмч» до 90 % мікроорганізмів.

Господарська діяльність людей спричинює забруднення підзем­них вод. І найбільший вплив на хімічний склад підземних вод мають інтенсивний розвиток промисловості, міст і хімізація сільського госпо­дарства, які супроводжуються появою значної кількості стічних вод і газових викидів. І при цьому в атмосферу, грунти й поверхневі води по­трапляють різні неорганічні та органічні речовини. Біологічне забруд­нення підземних вод зумовлюють різні мікроорганізми (бактерії, віруси та ін.). Найнебезпечнішим є забруднення вод хвороботворними мікроор­ганізмами, що можуть надходити в ґрунтові води з полів фільтрації, ско­тних дворів, вигрібних ям тощо.

Забруднення поверхневих вод. До поверхневих вод належать води океанів, морів, озер, річок, боліт, ручаїв та штучних водосховищ. Океа­ни, моря та деякі озера мають солону воду. Ріки, більшість озер, ставки, штучні водосховища, болота й ручаї містять прісну воду, яку використо­вують для господарського водозабезпечення. Річкову воду найчастіше використовують для господарського й технічного водозабезпечення.

Характерною особливістю річкової води є нестабільність і неод­норідність її хімічного й бактеріологічного складу, незначна мінераліза­ція за значної величини вмісту органічних речовин, рослинних і тварин­них організмів, у тому числі й мікроорганізмів. У ній інтенсивно відбу­ваються біологічні процеси. Ці води доступні для будь-яких забруднень. Нестабільність складу пояснюється зміною кількості води в ріках залеж­но від пори року та метеорологічних факторів, а також локальними за­брудненнями водойм промисловими та господарсько-побутовими стіч­ними водами.

Основними джерелами забруднення є господарсько-побутові й зливові води. Останні змивають з грунтів значні кількості бруду і пере­носять їх у ріки та інші поверхневі водойми. До них добавляються про­мислові стічні води, в яких містяться шкідливі хімічні речовини. Усі види забруднень можна розподілити на хімічні, фізичні, біологічні й теплові

Біологічне забруднення води відбувається за рахунок надходжен­ня зі стічними водами різних мікроорганізмів, рослин і тварин (найпрос­тіші, і риби, черви, бактерії, віруси та ін.). Багато з них є хвороботвор­ними для людей, тварин і рослин. Найбільшими біологічними забрудниками комунально-побутові стічні води. Промисловими біологічними забрудниками є підприємства шкірообробної промисловості, м'ясоком­бінати й цукрові заводи. Бактеріальне обсіменіння рік, що протікають повз густонаселені райони, є дуже значним.

Фізичне забруднення води пов'язане зі зміною її фізичних власти­востей: прозорості, вмісту зависей та інших нерозчинних домішок, тем­ператури й радіоактивності. Нерозчинні речовини (пісок, намул, глинис­ті часточки та ін.) потрапляють у воду з поверхневим змивом, особливо в разі розорювання водозахисних смуг уздовж річок і наближення орних ділянок до зрізу води. Багато зависей потрапляє у водойми із суспензія­ми з підприємств гірничорудної промисловості (драги, промивні устано­вки та ін.). Пил заноситься з поверхні грунту сильними вітрами, особли­во в суху погоду. Тверді завислі часточки зменшують прозорість води, пригнічуючи таким чином процеси фотосинтезу водяних рослин, заби­вають зябра риб тощо. Особливу небезпеку для всього живого станов­лять радіоактивні домішки, що потрапляють у водойми з викидами АЕС, особливо під час аварій, з часточками попелу ТЕС.

Теплове забруднення спричинює спускання у водойми теплих вод з різних енергетичних установок. Надходження нагрітих вод у ріки й озера істотно змінює їх термічний і біологічний режими. Найбільшими тепловими забрудниками є ТЕС і АЕС. Підвищення температури води у водоймах призводить до таких негативних наслідків: до 26 °С шкідливого впливу не спостерігається; в інтервалі 26-30°С відбувається пригнічення житієдіяльності риб; понад ЗО °С спостерігається шкідлива дія на біоценози, а за 34-36°С гине риба та деякі види інших організмів. У теп­лих водах порушуються умови нересту риб, гине зоопланктон, риби уражуються паразитами і хворобами.

Води морів і особливо океанів характеризуються не тільки висо­кою мінералізацією (до 35 г/дм³), а й порівняно сталим сольовим скла­дом. Це зумовлено величезною масою води в морях і океанах. Тому по­стачання ріками значної кількості різних речовині практично не впливає на співвідношення головних іонів у водах Світового океану. Проте спо­стерігаються коливання солоності води в окремих його частинах і на різних глибинах. Величина солоності коливається залежно від кліматич­них умов, випаровування, льодоутворення, течій, стоку вод великих рік тощо. Найвищу солоність мають води тропічних широт (350-370 г/дм³), меншу — у високих широтах північної та південної півкуль (300-340 г/дм³). Солоність і хімічний склад внутрішніх морів, що мають об­межений водообмін зі Світовим океаном або зовсім його не мають, зна­чно відрізняється від солоності вод океану. Так, у деяких місцях Фінсь­кої затоки солоність становить 10-20 г/дм³, в Азовському морі — 110-120 і в Чорному — 170-180 г/дм³. У морських водах містяться також нітрати — 0,003-0,68 мг/дм³, сполуки фосфору — до 0,1 мг/дм³, деякі мікроелементи: рубідій, цезій, літій, миш'як, бром, йод, фтор, залізо. марганець, мідь, ванадій, молібден, нікель, золото, срібло та ін., а також радіоактивні елементи.

Води Світового океану значно забруднені і їх стан викликає зане­покоєная. Води океанів і морів забруднюються річковими стоками, з якими щороку надходить понад 320 млн. т заліза, 6,5 млн. т фосфору та інших речовин. З атмосфери у воду океанів потрапляє 1 млн. т вуглевод­нів, 200 тис. т свинцю, 62 млн. т фосфору й азоту, 5 тис. т ртуті. До най­більших забрудників вод Світового океану належать нафта та її проіуїс­ти. Щороку її потрапляє 5-6 млн. т. Нафтове забруднення, а деяких райо­нах Світового океану стає катастрофічним, що загрожує життєдіяльності місцевої флори і фауни.

Моря й океани забруднюються також побутовими й промислови­ми твердими відходами, яких накопичилося понад 20 млрд. т. Особливо небезпечним є радіоактивне забруднення, що спричинюється випробу­ваннями ядерної зброї, роботою ядерних реакторів на військових підво­дних човнах і криголамах, скиданням контейнерів з радіоактивними від­ходами.

Несприятливий стан вод Світового океану і проблеми його захис­ту турбують усе світове співтовариство. Тому ООН розробила кілька важливих угод, підписаних більшістю країн, які регулюють видобуток корисних копалин з морських родовищ, судноплавство та вилов риби. До цих угод належить і "Хартія морів", підписана більшістю країн у 1982 р. За станом вод Світового океану стежить міжнародна служба мо­ніторингу.

Джерела забруднення грунтів. Шкідливий антропогенний вплив, _а також розгул стихій, природних та посилених людиною, завдає грун­там величезної, інколи непоправної шкоди.

Забруднення грунту — накопичення в ґрунті речовин і організмів в результаті антропогенної діяльності в таких кількостях, які знижують технологічну, споживчу і гігієнічно-санітарну цінність вирощуваних культур і якість інших природних об'єктів.

Головні фактори деградації грунтів наступні:

1. Неправильне землекористування, що призводить до втрати родючого шару грунту при ерозії;
   
2. Знищення екосистем, у межах яких формувався даний тип грунту;
   
3. Забруднення промисловими, сільськогосподарськими та побутовими відходами;
   
4. Зміни кліматичних факторів і, в першу чергу, гідрологічних умов.
   
5. Залежно від регіону та умов господарювання на перший план у пошкодженні ґрунтового покриву може висуватися будь-який із цих факторів.
   

Забруднення грунтів полягає в тому, що до них надходять нові, нехарактерні для них речовини, або поселяються та розмножуються в них нові мікроорганізми. Види і джерела забруднень ґрунтів (додаток).

За величиною зон та рівнем забруднення грунтів поділяється ц₅ фонове, локальне, регіональне та глобальне.

Фоновим вважається такий вміст забруднюючих речовин у футі котрий відповідає або близький до природного складу.

Локальним вважається забруднення грунту поблизу одного або сукупності декількох джерел забруднення.

Регіональним є таке забруднення грунту, котре виникає внаслідок переносу забруднюючих речовин на віддаль не більше 40 км від техно­генних та більше 10 км від сільськогосподарських длорєл забруднення.

Глобальними називають забруднення грунту, котрі виникають внаслідок дальшого переносу забруднюючої речовини на віддаль більше 1000 км від будь-яких джерел забруднення.

Найбільш небезпечними для грунтів є хімічні забруднення, ерозія, засолення (додаток Антропогенні впливи на ґрунти)

Сучасна індустріальна діяльність супроводжується надходженням у біосферу побічних продуктів. У формі твердих відходів промисловості надходить щорічно 20-30 млрд. т різних речовин, з них 50% — органіч­них. З твердими відходами на поверхню ґрунтів надходять забруднювачі навколишнього середовища. Серед них найбільш небезпечними вважа­ють ртуть, свинець, кадмій, миш'як, селен і фтор. Забруднення грунтів важкими металами має різну природу, але переважно це відбувається при спалюванні викопного палива: вугілля, нафти, горючих сланців. Людством вже добуто і використано понад 130 млрд. т вугілля і 40 млрд. т. нафти. Отже, із золою надійшли на поверхню ґрунтів мільйони тонн металів, значна частина яких акумульована у верхніх шарах. Антропо­генна діяльність на порядок збільшила надходження свинцю і кадмію. Головне джерело забруднення грунтів свинцем — вихлопні гази автомо­білів Щорічно з ними надходить більш 250 тис. т. свинцю. Важкі метали надходять у грунт також з добривами і пестицидами Більшість сполук важких металів акумулюються в підстилці і гумусовому горизонті. Роз­поділ важких металів по поверхні залежить від характеру й особливос­тей джерела забруднення, метеорологічних особливостей регіону, зок­рема від рози вітрів, геохімічних факторів і ландшафтної обстановки в цілому. Ареал максимального забруднення рідко перевищує 10-15 км у радіусі від джерела, але невеликі концентрації при попаданні у високі шари атмосфери можуть переноситися на значні відстані. Метали втя­гуються у біологічний кругообіг, передаються по ланцюгах харчування і викликають цілу низку захворювань у тварин і людини, при високихконцентраціях згубно впливають на рослини, знижують біологічну активність грунтів.

Нерівномірність техногенного розподілу металів збільшується ц_е. однорідністю геохімічної обстановки в природних ландшафтах, у зв'язку з цим, для прогнозування можливого забруднення продуктами техногенезу і запобігання небажаних наслідків необхідно брати до уваги закони міграції хімічних елементів у різних природних ландшафтах і геохімічних умовах. Продукти техногенезу, залежно від їх природи і тієї ландшафтної обстановки, куди вони потрапляють, можуть втрачати ток­сичність, трансформуватись природними процесами або зберігатися і накопичуватися, згубно діючи на живі організми.

Фтор має токсичний вплив на мікрофлору, безхребетних тварин і рослинність. Адсорбція фтору відбувається в ґрунтах з добре розвину­тим поглинальним комплексом. Розчинні сполуки фтору легко перемі щуються по ґрунтовому профілю і можуть потрапляти в грунтові води. Джерелом цього полютанту в грунтах часто виступають фосфорні доб­рива. Цинк і мідь менш токсичні, але й більш мобільні, ніж свинець і кадмій. Підвищення вмісту органічної речовини й поважчання грануло­метричного складу грунтів зменшує міграційну здатність цинку та його сполук.

Спільна дія важких металів на живі організми в грунті має силь­ніший інгібуючий вплив, ніж при тій же концентрації кожен елемеш окремо. У різних типах ґрунтів рівень токсичності важких металів може відрізнятися на порядок і вище. Наприклад, встановлено, що кадмій на не окультурених підзолистих грунтах має гнітючий вплив при вмісті 5 мг/кг, а на окультурених — починаючи з 50 мг/кг.

З продуктами неповного згорання вугілля і нафти в грунт надхо­дять поліциклічні ароматичні вуглеводи, серед яких особливо небезпеч­ний бенз(а)пірен. Ґрунт — кінцевий резервуар акумуляції бенз(а)шрену Найбільше його накопичується в гумусовому горизонті. З ґрунтовим пилом, ґрунтовими водами, з продуктами харчування бенз(а)пірен може потрапляти в організм тварин і людини. Ґрунтові мікроорганізми мають здатність розкладати бенз(а)пірен на нетоксичні компоненти, але процес надходження преавулює над його детоксикацією.

Антропогенне надходження сірки в грунт і на поверхню рослин­ності відбувається у формі 50г й інших газоподібних сполук та у виді кислотних дощів. Ґрунт сорбує двооксид сірки. Швидкість сорбції збі­льшується з наростанням вологості ґрунтів, підвищенням рН, збільшен­ням вмісту органічної речовини, ємності поглинання і питомої поверхні ґрунтів. Повітряно-сухі ґрунти сорбують 1-5, а вологі 9-67 мг 50г/м' ґрунту. Ґрунти сорбують також і відновлені сполуки сірки: сірководень.

Двооксид сірки в атмосфері окислю­йся в триоксид. Оксиди сірки й азоту техногенного походження, при розчиненні в рідкій фазі хмар і туману перетворюються в кислоти і ви­гадають з опадами. На фонових територіях з опадами надходить 3-6 кг/га сірки, у промислових регіонах — 25-30 кг/га. Відповідно, вміст „одорозчинної сірки в дерново-підзолистих грунтах фонових територій складає 5-7 мг/100 г, поблизу промислових виробництв він зростає і ста­новить понад 20 мг/100 г грунту. Двооксид і триоксид сірки можуть пе­реноситися повітряними масами на десятки і сотні кілометрів від джере­ла викиду.

При надходженні лужних, лужноземельних і важких металів і ви­кидами металургійних заводів, а також аміаку з викидами комбінатів по виробництву добрив відбувається підлужнєння грунтів. Масштаби цих процесів значно менші, ніж процесів підкислення, і негативні наслідки також не настільки значні. Але при цьому аномально може ірис гати вміст у фунтах тих чи інших компонентів, що призводить до порушення необхідних пропорцій в елементах живлення. Підвищена лужність ґрун­тів несприятлива для багатьох сільськогосподарських рослин. До того ж, в умовах лужної реакції середовища і промивного режиму різко іроетає мобільність органічної речовини, що збіднює грунти на гумус.

Проте в наш час чи не найбільший деструктивний вплив на екоси­стеми здійснюють природні та антропогенні (штучні) радіонукліди. По­чинаючи з кінця XIX століття, природний радіаційний фон, складовою частиною якого є радіаційний фон грунтів, невпинно зростає, що свід­чить про прогресуюче забруднення довкілля цим видом полютантів. Джерелом природних радіонуклідів є космічне та внутрішнє земне ви­промінювання. Штучні радіоактивні ізотопи в ґрунтах — результат ви­добутку урану, роботи ядерних реакторів різного типу, функціонування радіохімічної промисловості, випробування ядерної зброї, використання радіонуклідів у народному господарстві та недосконалість утилізаційних технологій.

При атмосферному забрудненні ґрунтів важкими металами й ін­шими токсичними компонентами, коли вони у великих кількостях кон­центруються у верхніх горизонтах ґрунту, можливе вилучення цього шару і поховання його. Іонообмінні смоли вносять у ґрунт у дозах, обу­мовлених рівнем забруднення. Негативною властивістю речовин-інактиваторів є їхня обмежена ємність.

Сучасне ведення сільського господарства приводить до забруд­нення довкілля пестицидами. Пестициди — отрутохімікати для боротьби ³ бур'янами (гербіциди), із грибковими хворобами рослин (фунгіциди) і Шкідниками (зооциди, інсектициди й ін.) широко застосовуються в сільському господарстві і зберігають більше 30% врожаю. При обробці посівів пестицидами основна їх частина накопичується на поверхні рослин. Вони адсорбуються органічною речовиною ґрунтів і міне­ральними колоїдами. Найбільш стійкі — хлорорганічні сполуки і група дієнів. Вони зберігаються у грунті протягом декількох років. До того ж чим виїде доза, тим довше зберігається токсикант. Загальну схему пере­творення пестицидів у навколишньому середовищі можна показати на­ступним чином (додаток).

Лекція 9

Нормування якості атмосферного повітря

Особливості виникнення і поширення забруднення атмосфер­ного повітря.

Концентрація забрудників атмосферного повітря залежить від багатьох причин і насамперед від того, скільки їх потрапило у повіт­ря, тобто від величини викиду. Чим більше викидається у повітря забру­днюючих його речовин, тим більшою є концентрація забруднення. За­бруднюючі речовини потрапляють у повітря у вигляді диму чи газу. Чим далі вони відносяться від місця викиду, тим більше розбавляються, і концентрація забруднення у повітрі зменшується. Ступінь забруднення повітря димом також зменшується із збільшенням висоти його викиду. Чим вища труба, з якої викидається дим, тим менша його концентрація у навколишній атмосфері. Це пов'язано з тим, що під час викиду з високої труби відбувається інтенсивніше перемішування диму з повітрям.

Забруднення атмосферного повітря зменшується в процесі його самоочищення. Видалення аерозолів з атмосфери відбувається шляхом вимивання їх опадами, осідання під впливом електричного поля у атмо­сфері, а також шляхом гравітаційного осідання.

Якщо відсутні атмосферні опади, випадання аерозолів відбуваєть­ся в результаті зіткнення нижнього шару повітря із земною поверхнею і предметами, які знаходяться на ній. Так, повітряні потоки, що перено­сять забруднення, очищаються, якщо на їхньому шляху зустрінеться ліс. На деревах осідають не тільки тверді частки, але й леткі речовини, які у вигляді різних молекулярних сполук змішані з повітрям.

Рівень забруднення повітря пов'язаний також і з фізичними чин­никами, зокрема залежить від напрямку і швидкості вітру. Найбільша концентрація забруднюючих речовин спостерігається у тому напрямку. у якому віють вітри, що мають перевагу. Ця закономірність має велике значення у вирішенні питання про взаємне розташування промислових підприємств і житлової зони міста. Між швидкістю вітру і конценіраіп єю забруднення атмосфери існує обернена залежність: чим менша швид­кість повітря, тим триваліше зберігається початкова концентрація забру­днення. Однак зазначена закономірність однозначно справджується ли­ше при викидах на невеликій висоті. В зв'язку з цим з'явилося ноняітя небезпечної швидкості вітру, тобто швидкості вітру при якій спостеріга­ється максимальна концентрація шкідливих речовин. В населених пунктах, де переважають низькі холодні викиди промислових підприємств, найвищі концентрації слід очікувати при швидкостях вітру 1-2 м/с. У районах розміщення промислових підприємств із високими трубами і гарячими викидами високі концентрації будуть спостерігатися при швидкостях вітру 4-7 м/с.

Ступінь забруднення повітря залежить і від його температури або температурних стратифікацій (температурних розшарувань). За допомо­гою конвекції тепле повітря піднімається, а холодне опускається. Потік повітря, що піднімається, охолоджується за рахунок збільшення об'єму внаслідок зменшення тиску і, навпаки, потік, який опускається буде на­гріватися в зв'язку із збільшенням тиску. Відомо, що у разі підйому вго­ру через кожні 100 м температура повітря знижується на ГС. Інколи під час підйому на висоту температура повітря не змінюється (ізотермія), концентрація забруднюючих речовин у такому разі рівномірно зменшу­ється з віддаленням від джерела забруднення. Якщо у разі підйому тем­пература повітря не знижується, а підвищується, то такий стан назива­ється інверсією. У разі інверсії повітря біля поверхні Землі стає холод­нішим, ніж на деякій висоті, і забруднення може накопичуватися у при­земному шарі атмосфери. Нерідко інверсії утворюються в долинах між горами. Холодне повітря, що спускається з гір, підтікає під більш тепле повітря долини й утворюється „озеро" холоду.

Між концентрацією забруднюючих речовин у повітрі і темпера­турою атмосферного повітря існує обернена залежність. Так, із знижен­ням температури вміст таких речовин, як сажа, оксид сірки (IV), пил збільшується. Концентрація речовин, шо забруднюють атмосферне повітря, залежить також від атмосферного тиску: з підвищенням тиску вміст речовин у повітрі збільшується. Велике значення має і вологість повітря. Водяна пара конденсу­ється на поверхні різних речовин, що забруднюють повітря і утворю­ються тумани. У такому разі значно збільшується концентрація токсич­них речовин у нижніх шарах атмосфери (виключення становлять сполу­ки, які здатні гідролізуватися). Поширення забруднення в атмосфері залежить також і від агрега­тного стану забруднюючих повітря речовин (тверді частки, аерозоль, пара, газ), від тривалості перебування їх у атмосфері (сірки (IV) оксид — від кількох годин до кількох діб, вуглецю (II) оксид — від 1 до 3 місяців тощо), від особливостей джерела забруднення.

Аналіз метеорологічних умов, при яких можуть спостерігатися підвищені рівні забруднення, дозволяють підійти до прогнозування не­безпечного забруднення повітря в містах по синоптичних ситуаціях.

Виділяють наступні три типи синоптичних ситуацій:

Тип А. Безградієнтне баричне поле. Для даного типу характерний штиль або дуже слабкий вітер. При відсутності значного сонячного про­грівання він супроводжується стійкою стратифікацією атмосфери, за­звичай, приземними інверсіями.

Тип Б. Проміжне поле. Спостерігається при наявності спрямова­ного баричного градієнта. При цій ситуації спостерігається стійке збе­реження вітру визначеного напрямку.

Тип С. Циклон. Характеризується похмурою погодою, посилен­ням вітру, випаданням опадів.

Найменш сприятливою ситуацією, при якій найінтенсивніше за­бруднюється повітря над містом є ситуація типу А і пов'язана вона з застоєм забруднених повітряних мас. Наступна по несприятливості є ситуація типу В, у випадку напрямку вітру з джерела викиду на місто.

З метою визначення токсичних речовин, що містяться в атмосфе­рному повітрі у вигляді газів, пари, аерозолів і пилу, проводять дослі­дження атмосферних забруднень. Взагалі забруднення токсичними ре­човинами, які можуть міститися в складному поєднанні, нелегко дослі­дити і проаналізувати. Дослідження атмосферного повітря пов'язані з визначенням мікрограмових кількостей речовин, тому для його аналізу слід застосовувати високочутливі методи. Проте для оцінки забруднення атмосферного повітря самих визначень концентрації забрудників, нехай навіть і точних, недостатньо. Потрібно ще визначити гранично допусти­мі концентрації, щоб мати можливість порівняти, наскільки визначена концентрація домішок перевищує допустиму межу. ГДК дають змогу сформулювати вимоги до очисних споруд та визначити санітарно-захисну зону. Тому ГДК можна розглядати як один із шляхів запобіган­ня надмірним забрудненням атмосфери. Однак ГДК санкціонують на законних засадах забруднення атмосферного повітря до певної межі. Крім того, слід завжди пам'ятати, що ГДК встановлені для однієї речо­вини, а на практиці в повітря викидається кілька одночасно. їхню спіль­ну дію достатньо не вивчено. Крім того, визначення ГДК проводили на тваринах, і ці дані ми переносимо на людей. А тому все це слід враховувати в практичних умовах, зокрема визначати сумарний ефект комплек­су забруднювальних речовин.

З метою стабілізації стану повітряного середовища та поліпшення якості повітря в країні передбачається розробити стандарти якості повіт­ря, пов'язавши їх з міжнародною системою стандартів. Передбачається також створити нову систему екологічного нормування. Будуть введені технологічні стандарти і нормативи для забруднювальних речовин вики­дних газів з урахуванням можливостей новітніх технологій.

Згідно з нормативно-технічною документацією нормування якості атмосферного повітря здійснюється з метою встановлення гранично до­пустимих норм впливу на навколишнє середовище, що гарантує екологі­чну безпеку населення та збереження генетичного фонду, забезпечує Раціональне використання і відтворення природних ресурсів за умов Малого розвитку господарської діяльності. В Україні розроблені та діють нормативи ГДК, перевищення котрих за певних умов негативно впливає на здоров'я людини.

На територіях, які підлягають посиленій охороні, встановлюються більш жорсткі вимоги — ГДК повинні бути зменшені на 20%.

У випадку присутності в атмосферному повітрі декількох речо­вин, які мають здатність до сумарної дії, сума їх концентрацій не пови­нна перевищувати одиниці при розрахунку за виразом



Ефект сумації мають: ацетон, акролеїн, фталевий ангідрид; ацет°" та фенол; ацетон та ацетофенол; ацетон, фурфурол, формальдегід, Ф^е нол; ацетальдегід та вінілацетат; аерозолі п'ятиокису ванадію та окисі марганцю; аерозолі п'ятиокису ванадію та сірчистий ангідрид; аерозолі д'ятиокису ванадію та триокису хрому; бензол та ацетофенол; вольфра­мовий та сірчистий ангідриди; гексахлоран та фазолон; 1, 2 дихлорпро-дан, 1, 2, 3 — трихлорпропан та тетрахлоретилен; диметилвінілакринол; метилгідротран та метилентетрагідропірен; озон, двоокис азоту та фор­мальдегід; окис вуглецю, двоокис азоту, формальдегід, гексан; сірчистий ангідрид та аерозоль сірчаної кислоти; сірчистий ангідрид та нікель ме­талевий; сірчистий ангідрид та сірководень; сірчистий ангідрид та дво­окис азоту; сірчистий ангідрид, окис вуглецю, пил конверторного виро­бництва; сірчистий ангідрид, окис вуглецю, двоокис азоту та фенол; сір­чистий ангідрид та фенол; сірчистий ангідрид та фтористий водень; сір­чаний та сірчистий ангідриди, аміак та окиси азоту; сильні мінеральні кислоти (сірчана, соляна та азотна); фенол та ацетофенол; фурфурол, метиловий та етиловий спирти; циклогексан та бензол; етилен, пропілен, бутилен, етілен.

Потенціювання — взаємне посилення впливу двох або більшої кількості агентів навколишнього середовища, при якому сумарний ефект їх взаємного впливу перевищує суму ефектів, що виникають при ізольо­ваній дії кожного з цих агентів зокрема.

Ефект потенціювання притаманний наступним речовинам:

• бутилакрилат та метилметакрилат з коефіцієнтом 0,8;
  
• фтористий водень та фторсолі з коефіцієнтом 0,8.
  

Речовини, для котрих не визначені ГДК населених місць, оціню­ються за орієнтовними безпечними рівнями впливу (ОБРВ).

Для того, щоб визначити стан забруднення повітря декількома речовинами, що діють одночасно, часто використовують комплексний по­казник — індекс забруднення атмосфери (ІЗА). Для його розрахунку нормовані на відповідні значення ГДК середні концентрації домішок за допомогою розрахунків приводять до концентрації двоокису сірки, а отримані значення додають. Отриманий таким чином показник ІЗА вказує, у скільки разів сумарний рівень забрудненості атмосфери кількома речовинами перевищує ГДК двооксиду сірки.

Для кожного населеного пункту визначено конкретний перелік п'яти пріоритетних домішок, за котрими розраховується індекс забруд­неності атмосфери (ІЗА).




Фонові концентрації шкідливих речовин, які містяться в атмосфе­рі, мг/м³, повинні враховуватися при встановленні ГДВ, а також при проектуванні підприємств, які заново будуються чи реконструюються в Районах, де атмосферне повітря вже забруднене шкідливими речовина­ми, які викидаються іншими підприємствами. Сума розрахункової і фонової концентрацій для кожної шкідливої речовини в атмосфері не по винна перевищувати встановленої ГДК

Нормативні документи по розрахункам розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі.

В даний час єдиним затвердженим документом по розрахункам розсіювання є "Вказівки по розрахунку роз­сіювання в атмосфері шкідливих речовин, що містяться у викидах про­мислових підприємств" ОНД-86, які охоплюють як розрахунки розсію­вання за межами зони аеродинамічної тіні промплощадки, так і в межах зони аеродинамічної тіні промплощадки.

Дані документи встановлюють методику розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, які містяться у викидах під­приємств. Норми повинні дотримуватися при проектуванні підприємств, а також при нормуванні викидів в атмосферу реконструйованих і діючих підприємств. Норми призначені для розрахунку приземних концентрацій в двохметровому шарі над поверхнею землі, а також вертикального роз­поділу концентрацій. Ступінь небезпеки забруднення атмосферного по­вітря характеризується найбільшим розрахованим значенням концентра­ції, відповідним несприятливим метеорологічним умовам, в тому числі небезпечній швидкості вітру. Норми не поширюються на розрахунок концентрацій на дальніх (більше 100 км) відстанях від джерел викиду Розрахунок концентрацій шкідливих речовин, які повністю або частково піддаються хімічним перетворенням (трансформації), проводиться по кожній вихідній речовині і речовині, що утворюється окремо. При ш.ом\ потужність джерел для кожної речовини встановлюється з врахуванням максимально можливої трансформації вихідних речовин в більш токсичні.

Під час проектування промислових підприємств слід дотримува­тись певних норм викидів шкідливих речовин, для чого визначають мак­симальне значення приземної концентрації забруднювальної речовини. Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С« (мі/м ) при викиді газоповітряної суміші з одиночного джерела з круї-лим гирлом досягається при несприятливих метеорологічних умовах на відстані х_м (м) від джерела і визначається за формулою:



де



В розрахунку приймаються сполучення М і V;, які реально мають місце на протязі ро­ку при встановлених (звичайних) умовах експлуатації підприємства, при яких досягається максимальне значення С_м.

При визначенні значення Д Т (°С) слід брати температуру навко­лишнього атмосферного повітря Т„ (°С), рівною середній максимальній температурі зовнішнього повітря найбільш теплого місяця року, а тем­пературу газоповітряної суміші, яка викидається в атмосферу Т_г (°С) — за діючими для даного виробництва технологічними нормативами.

Значення безрозмірного коефіцієнта Р приймається:

а) для газоподібних шкідливих речовин і дрібнодисперсних аерозолів (пилюки, золи і т.п., швидкість упорядкованого осідання яких практично рівна 0) — 1;

б) для дрібнодисперсних аерозолів (крім вказаних в п. а) при середньому експлуатаційному коефіцієнті очистки викидів не менше 90% — 2; від 75 до 90% — 2,5; менше 75% і при відсутності очистки — 3.

Значення коефіцієнтів т і п визначаються в залежності від пара­метрів Г, у_м, у_м', Г_е:



Коефіцієнт т визначається за формулами:

Для Г_е < Г < 100 значення коефіцієнта т визначається при ґ= ї_е-Коефіцієнт п при і" < 100 визначається в залежності від У_м по фор­мулам:

При {> 100 або Д Т ~ 0 коефіцієнт п вираховується наступним чином:



де


Аналогічно при[випадки

гранично малих небезпечних швидкостей вітру) розрахунок С_м прово­диться по формулі:

де т' = 2,86 т при ї < 100 і У_м < 0,5

т' = 0,9приї>100іУ'_м<0,5

Вплив рельєфу місцевості на значення максимальної приземної концентрації с_м від одиночного точкового джерела враховується безроз­мірним коефіцієнтом її у випадку рівної або слабо перетнутої місцевості з перепадом висот, не перевищуючим 50 м на 1 км. Якщо на околицях розглядуваного джерела викидів можна виділити окремі ізольовані пе­решкоди витягнугі в одному напрямку, то поправочний коефіцієнт рель­єфу г| визначається за формулою:



де ц_т — визначається за табличними даними в залежності від форм рельєфу.

Орієнтовно поправку на рельєф можна визначити, виходячи із на­ступних міркувань:

• При нахилах до 0,1-0,15° і перепадах до 100 м складає 1,3-1,5;
  
• При розміщеннях підприємств поблизу гірської гряди з нахилом
  місцевості 0,15-0,25° поправка рівна 2;
  
• Якщо підприємство розміщено в котловині глибиною 100-200 м
  з нахилом 0,2-0,3° і більше поправка на рельєф рівна 3.
  

З збільшенням висоти труби, починаючи з Н =100 м, поправки на рельєф трохи зменшуються.





111

Врахування впливу рельєфу місцевості при визначенні відстані, Де досягається максимум приземної концентрації здійснюється шляхом Множення коефіцієнта сі в формулі:








на відношення Розрахунок приземних концентрацій по осі факелу на різних від. станях від джерела проводиться за формулою с = хі с_м. При цьому для відстаней х до джерела задовольняючих нерівності:

тут х'°^] — значення х„ для розглядуваного джерела в умовах рів­ної або слабо перетнутої місцевості, відношення х/х_м визначається з ви­користанням х_м.

В районах, де може проходити тривалий застій домішок в поєд­нанні слабих вітрів з температурними інверсіями (наприклад в глибоких котлованах, в районах частого утворення туманів, в тому числі нижче гребель електростанцій і поблизу ставків-охолоджувачів електростанцій, в районах з суворою зимою, а також в районах можливого виникнення смогів), не слід розміщувати промислові підприємства з викидами шкід­ливих речовин; при необхідності будівництва в таких районах слід при ймати додаткові міри по охороні повітряного басейну від забруднення

Особливим метеорологічним режимом характеризуються набере­жні райони. Відомо, що атмосферна дифузія над водоймами і морями менш інтенсивна, ніж над сушею, що обумовлено меншою механічною турбулентністю атмосфери над поверхнею води. Для цих районів облік необхідний при оцінці забруднення суші через водяну поверхню і тільки за експериментальними даними; при цьому необхідно враховувати спів­відношення температур води і повітря, відстань "розгону" над поверх­нею водоймища. При поширенні домішок в таких районах спостеріга­ється ефект поглинання домішок водяною поверхнею і зменшення вна­слідок того вмісту домішок в прилеглому до поверхні шару повітря Кі­нцеву величину поправки на рельєф місцевості слід приймати за даними територіальної гідрометеослужби.

У випадку наявності сукупності джерел викидів вклади цих д*^е' рел (або їх частин) можуть враховуватися в розрахунках забруднення повітря шляхом використання фонової концентрації Сф (мг/м ), яка для окремого джерела викиду характеризує забруднення атмосфери в місті або іншому населеному пункті, створюваному іншими джерелами, ви­ключаючи даний.

Величини фонової концентрації визначаються у відповідності з "Тимчасовими вказівками по визначенню фонових концентрацій шкід­ливих речовин в атмосферному повітрі для нормування викидів і вста­новлення ГДВ". Виміри фонової концентрації проводяться в основному за наступними шкідливими речовинами: двооксид сірки, двооксид азоту, оксид вуглецю і пилу, в ряді міст і промислових районів — по деяким специфічним шкідливим речовинам: сірководню, фенолу, аміаку і ін.

В деяких випадках допускається використання фонової концент­рації, розрахованої не по окремих речовинах, а разом за комбінацією речовин з сумуючою шкідливою дією. При цьому фонова концентрація визначається за концентраціями, приведеними до найбільш поширеної з речовин, які входять в дану комбінацію.

Фонова концентрація встановлюється або єдиним значенням по місту, або, у випадку виявлення суттєвої змінності, диференційовано по території міста (по постам), а також по градації швидкості і напрямку вітру.

При розрахунку для діючих джерел (підприємств) і тих, що під­даються реконструкції, використовується значення фонової концентрації Сф , яка представляє із себе фонову концентрацію С_ф, з якої виключений вклад розглядуваного джерела (підприємства).

Значення Сф визначається по формулі:

Де С — максимальнарозрахункова концентрація речовини для .даною джерела (підприємства) для точки розміщення поста, на якому встановлюється фон.

Для джерела, яке будується Сф = 0,2С_ф

При відсутності даних спостережень за приземними концентраці­ями розглядуваної шкідливої речовини або у випадку коли у відповідно­сті з нормативною методикою по встановленню фонової концентрації по Даним спостереження фонова концентрація не визначається, врахування останньої базується на використанні даних інвентаризації викидів.

Одним із двох способів врахування фонової концентрації є розрахунок розподілу сумарної концентрації від розглядуваних і інших існуючих і проектованих джерел викидів або комбінації речовин з сумованою шкідливою дією.

Другим розрахунковим способом є заміна фонової концентрації, Означеної по експериментальним даним, фоновою концентрацією, роз­рахованою для сукупності джерел міста (промислового району) по параметрах, отриманих при загальноміській інвентаризації викидів. При цьому фонова концентрація визначається множенням розрахунком концентрації С на коефіцієнт 0,4 з подальшим усередненням по території і виділенням градації швидкості і напрямку вітру у відповідносї нормативною методикою по визначенню фонової концентрації.

Для підприємств розраховуються також значення фонових конці нтрацій Сф_п на момент досягнення гранично допустимих викидів и. перспективу) по формулам:



Критерії оцінки забруднення атмосферного повітря. Оцінка атмосфери базується на інтегральному обліку забруднення повітряного басейну досліджуваної території, який характеризується системою пря­мих, непрямих і індикаторних критеріїв.

Прямі критерії включають групи геогідрохімічних, геодинамічних, медико-санітарних і ресурсних критеріїв.

Геогідрохімічна група критеріїв дозволяє оцінити хімічне, меха­нічне, радіонуклідне забруднення геосфер, а медико-санітарна — бакте­ріологічне. Геодинамічна група критеріїв пов'язана з оцінкою площ гео­сфер, які уражені природними і антропогенними геологічними процеса­ми, а ресурсна — з оцінкою ресурсів, які необхідні для нормального іс­нування біоти, включаючи людське суспільство.

Непрямі критерії оцінки дозволяють оцінити сучасний стан геосфер опосередковано, через критерії оцінки суміжних середовищ, з яким воші тісно взаємодіють (атмосфера і ґрунти, атмосфера і рослинність і т.д.).

Індикаторні (індикаційні) критерії оцінки, як правило, дають зага­льну картину стану тієї чи іншої геосфери (компонента природного се­редовища).

Прямі критерії оцінки. Основними критеріями стану забру міс:: ня атмосферного басейну є величини гранично допустимих концентр? цій (ГДК). Атмосфера займає особливе положення в ряді геосфер і « окремій екосистемі, будучи середовищем переносу техногенних йор¹- і нювачів і найбільш змінюваною і динамічною серед інших абіошчни\ факторів Для оцінки ступеня забруднення атмосферного повітря засто­совують максимально разові концентрації (ГДК_мр), які враховують коро­ткочасні ефекти та середньодобові (ГДКс_Д), які враховують тривали іь впливу.

Концентрація забруднюючих речовин від окремих локальних джерел в результаті процесів розсіювання і випадання домішок досить швидко спадає з відстанню. Максимальні концентрації відзначаються на відстані, яка дорівнює 10...20 висотам труби. Тому шкідливі для здо­ров'я людини концентрації від таких джерел спостерігаються, як прави­ло, на площі не більше 10... 100 км². Для хвойних лісів, чутливість яких до забруднення атмосфери в декілька разів більша, ніж у людини, площа враження рослинності може досягати 100...1000 км².

У великих промислових агломераціях відбувається накладання забруднення від окремих джерел і загальна площа негативного впливу може бути близькою до площі самої агломерації і навіть перевищувати її.

Можливий несприятливий вплив забрудненого повітря на здо­ров'я населення оцінюють за результатами вимірів, виконаних у відпо­відності з вимогами ГОСТ 17.2.3.01 — 86 на стаціонарних, маршрутних і пересувних постах спостереження.

Ступінь забруднення встановлюють за кратністю перевищення ГДК з врахуванням класу небезпеки, сумарного біологічного впливу забруднень повітря і частоти перевищень ГДК.

З метою встановлення і визначення якості атмосферного повітря використовують індекс забрудненості, який розраховується за форму­лою:

У відповідності з діючими ГДК для оцінки ступеня забруднення повітря використовують фактичні максимальні разові і середньодобові концентрації за останні декілька років (але не менше ніж за два роки). Результати вимірювань обробляють і представляють для кожного поста, речовини і року окремо. По кожній речовині повинно бути не менше 200 спостережень (проб).

Для підвищення надійності оцінки результатів вимірювань і ви­ключення випадковості значень використовують статистичну обробку матеріалу, яка дозволяє з врахуванням варіювання концентрацій отрима­ти таке значення, яке в 95% випадків буде на рівні або менше розрахун­кової концентрації С95, яку визначають за допомогою статистичних або графічних методів.

Кратність перевищення вираховують діленням показника С95 на ^Максимальну разову ГДК (С-концентрація):

Якщо в атмосферному повітрі присутні речовини, які володіють сумарним ефектом біологічної дії, то



Ступінь забруднення атмосферного повітря для суми інгредієнтів оцінюють по приведеній концентрації. Суму таких речовин рекоменду­ють приводити до речовини, яка володіє менш сприятливим класом не­безпеки.

Ступінь забруднення оцінюють по середньодобовим пробам, які отримано шляхом безперервної (на протязі 24 годин) або переривчастої (як мінімум 4 рази на добу через рівні інтервали часу) аспірації Всі кон­центрації з відібраних середньодобових проб аналізують.

З урахуванням приведених критеріїв території представляють ма­теріали по всім типам забруднення атмосфери, на основі яких надається відповідний статус зони екологічної несприятливості.

Ступінь забруднення визначають з врахуванням кратності пере­вищення середньорічної ГДК речовин, класу їх небезпечності, допусти­мої повторюваності концентрації заданого рівня і коефіцієнту їх комбі­нованої дії.

Середньорічні значення ГДКс_Р виражають через середньодобові значення ГДКсд за співвідношенням



Ступінь забруднення повітря речовинами різних класів небезпеки визначається приведенням їх концентрацій, нормованих за ГДК, до кон­центрацій речовин III класу небезпеки за формулою:



Атмосферне повітря є початковою ланкою в ланцюгу забруднень природного середовища і об'єктів. В окремих випадках грунт і поверхневі води можуть бути джерелами вторинного забруднення атмосфери, або навпаки, показником його забруднення. Ця обставина визначає не­обхідність поряд з оцінкою безпосередньо забруднення повітряного ба­сейну враховувати можливі наслідки впливу забрудненої атмосфери н;і суміжні середовища, проводити інтегральну (комплексну) оцінку стану

Найбільш загальним і інформативним показником забруднення повітря є комплексний індекс середньорічного забруднення атмосфери (КІЗА).

Ранжування виконано у відповідності з класифікацією рівня за­бруднення повітря за чотирибальною шкалою, де клас норми відповіді рівню забруднення повітря менше середнього по містам країни, клас ризику дорівнює середньому рівню, клас кризи більше середнього рівня, а клас лиха значно більше середнього рівня.

КІЗА застосовують для оцінки тимчасових тенденцій зміни за­бруднень атмосфери.

Ресурсний потенціал самоочищення атмосфери на якій-небудь те­риторії визначається її здатністю до розсіювання і виведення домішок, відношенням фактичного рівня забруднень і значеннями ГДК. Оцінка здатності до розсіювання основана на таких комплексних показниках, як потенціал забруднення атмосфери (ПЗА) і параметр споживання повітря (СП). Ці характеристики визначають особливості формування ступеня забруднення в залежності від особливостей клімату і режиму метеороло­гічних умов, які сприяють накопиченню, поширенню і виведенню домі­шок з атмосфери.

ПЗА — комплексна характеристика повторюваності метеорологі­чних умов, несприятливих для розсіювання домішок в повітряному ба­сейні. На території країни з урахуванням повторюваності приземних інверсій і застоїв, слабких вітрів і туманів різної тривалості виділені п'ять класів ПЗА, характерних для міських умов.

СП характеризує об'єм чистого повітря, який необхідний для розбавлення викидів забруднюючих речовин до значення середньої концен­трації.

В якості критерію для оцінки оптимальності розміщення джерел забруднень атмосфери і селітебних територій використовують резерв (дефіцит) розсіючих властивостей атмосферного повітря (ПР).

Ресурсний потенціал атмосфери оцінюють з врахуванням гігієнічного обгрунтування комфортності клімату, можливості використання території в рекреаційних цілях. Важливим при цьому є фізіологогієнічна класифікація погоди холодного і теплого періодів року.

Основними показниками забруднення атмосферного повітря, які Характеризують вплив на рослинність, грунти, поверхневі і підземні води, г критичні навантаження і критичні значення забруднюючих речовин, які не приводять до шкідливих впливів на структури і функції еко­системи в довготривалому плані.