- •Глобальные методы наблюдения и экологическое прогНоЗирование: учебное пособие
- •«Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование»
- •020801 (013100) «Экология» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»
- •Введение.
- •Часть 1. Глобальные проблемы человечества в 21 веке.
- •1.1. Глобальные демографические проблемы населения нашей планеты.
- •1. 1.1. Динамика численности населения Земли.
- •1. 1. 2. Демографический взрыв хх века
- •1. 1. 3. Изобилие или голод
- •Проблемы экологии и безопасности ближнего космоса.
- •1.2.1. Техногенный мусор – происхождение и классификация.
- •1. 2. 2. Плотность загрязнения ближнего космоса и вероятность столкновения космических объектов с техногенным мусором.
- •1. 2. 3. Повреждения и разрушения космических аппаратов.
- •1. 2. 4. Перспективы решения проблемы засорения ближнего космоса в настоящее время.
- •Проблемы изменения климата Земли.
- •1. 3. 1. Парниковый эффект.
- •1. 3. 2. Киотский протокол.
- •1.4. Проблемы истощения озонового слоя.
- •1. 4. 1. Роль озонового слоя.
- •1. 4. 2. Естественные процессы образования и разрушения озона в стратосфере.
- •1. 4. 3. Техногенные изменения озонового слоя.
- •1. 4. 4. Открытие озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 5. Механизм возникновения озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 6. Международная защита озонового слоя Земли.
- •1. 4. 7. Озоновый щит над Россией.
- •Часть 2. Объекты экологии и задачи экодиагностики
- •2. 1. Терминология.
- •2. 2. Основные термины и определения.
- •2. 3. Дополнительные специальные термины для экодиагностики.
- •2. 4. Задачи экодиагностики.
- •2. 4. 1. Стандарты и нормативные документы.
- •1. К охране атмосферы относятся:
- •2. 5. Основные задачи.
- •2. 6. Технологии диагностирования.
- •Часть 3. Радиационный экологический мониторинг
- •3. 1. Физические основы
- •3. 2. Диагностика радиоактивного загрязнения атмосферы.
- •3. 3. Диагностика радиоактивного загрязнения воды.
- •3. 4. Диагностика радиоактивного загрязнения территорий.
- •Часть 4. Радиоволновой экологический мониторинг.
- •4. 1. Радиоволновые методы экодиагностики.
- •4. 2. Мониторинг земного покрова.
- •4. 3. Мониторинг водных систем.
- •4. 4. Мониторинг атмосферы.
- •Часть 5. Оптический экологический мониторинг.
- •5. 1. Оптический контроль атмосферы.
- •5. 1.1. Физические основы и классификация оптических методов диагностики.
- •5. 1. 2. Лидарные методы.
- •5. 1. 3. Нефелометрические и трассовые методы диагностик аэрозолей.
- •5. 1. 4. Оптические счетчики аэрозолей.
- •5. 1. 5. Методы диагностики газообразных соединений.
- •5. 2. Диагностирование поверхности Земли.
- •5. 2. 1. Задачи и диагностическая модель.
- •5. 2.2. Аппаратура.
- •Диагностирование водной среды.
- •5. 3. 1. Задачи и физическая модель.
- •Часть 6. Тепловая экологическая диагностика.
- •6. 1. Задачи тепловой диагностики.
- •6. 2. Физические основы и элементная база тепловой диагностики.
- •6. 3. Средства контроля температуры.
- •6. 4. Технология проведения тепловой диагностики.
- •6. 5. Применение тепловой экодиагностики.
- •6.5. 1. Тепловая диагностика атмосферы.
- •6. 5. 2. Тепловая диагностика гидросферы.
- •Часть 7. Химико-аналитический экологический мониторинг.
- •7. 1. Влияние химических продуктов на окружающую среду.
- •7. 2. Химико – аналитическая экологическая диагностика (хаэд).
- •7. 3. Универсальные комплексы хаэд.
- •Часть 8. Экологическое прогнозирование.
- •8. 1. Экологическое моделирование.
- •Экологическое моделирование глобального типа.
2. 5. Основные задачи.
Основные задачи диагностики окружающей среды связаны с реальной возможностью научного прогнозирования глобальных изменений окружающей среды, обеспечением выживания человечества, решением проблемы изыскания ресурсов, охраной жизни и здоровья человека. Итогом их решения должны быть новые методы и средства экологического диагностирования с прогнозом условий жизни человека в XXI веке.
Наиболее крупные экологические проблемы нашей планеты включают: проблемы окружающей среды, космического пространства, воздушной среды, водных ресурсов и материковой коры Земли.
Необычайно трудные и очень опасные по последствиям экологические проблемы требуют повсеместного применения современных методов и средств комплексной диагностики с использованием различных физических и химических принципов исследования атмосферы, водной среды и почвы одновременно.
Для разработки специализированных систем и средств экодиагностики для ряда отдельных отраслей промышленности, транспорта и сельского хозяйства необходимо указать специфичные загрязняющие вещества. Так, в черной металлургии при использовании кислородного дутья характерны выбросы рыжего цвета, содержащие оксиды железа высокой концентрации.
В цветной металлургии при переработке колчеданных руд образуются большие количества сернистого газа, в пыли содержатся металлы: свинец, цинк, медь, и т.д. При электролизе алюминия выделяются соединения фтора в виде фторидов и газообразных веществ, в частности, фтористоводородной кислоты HF.
Предприятия цементной промышленности являются мощными источниками нетоксичной пыли: продуктами механической переработки и обжига известняка, мергеля, глинистых сланцев.
Химическая промышленность характеризуется большим разнообразием веществ, выбрасываемых в атмосферу. При производстве азотной кислоты могут выбрасываться значительные количества аммиака. Выбросы хлора и соляной кислоты возникают при нарушениях технологии, производства хлора.
Предприятия по переработке нефти выбрасывают легкие, летучие и тяжелые несгоревшие углеводы, сероводород, меркаптаны.
Меркаптаны также характерны для выбросов предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.
Автотранспортом выбрасываются значительные количества свинца, который в виде тетраэтилового свинца добавляется в бензин для повышения октанового числа, а также СО и NO2.
В табл. 2. 3. приведены данные об антропогенной и природной эмиссии в атмосферу веществ, играющих существенную роль в глобальном и региональном масштабном загрязнении природных сред, а также время жизни.
Мощность выбросов отдельных предприятий определяется объемом производства, составом сырья и топлива, технологией.
В первом приближении можно считать, что тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в год в среднем 105 т сернистого газа и 3-104 оксидов азота на 1 млн кВт электрической мощности. При работе на мазуте эти выбросы составляют 4-104 и 3-104 т/год соответственно, а на природном газе - 20 и 2-104 т/год.
Концентрация загрязняющих веществ в организованных выбросах обычно ограничивается на уровне земли предельно допустимой (ПДК), устанавливаемой в законодательном порядке исходя из санитарных норм и правил.
Недостатком работы практически всех предприятий, связанных с загрязнением окружающей среды, является отсутствие современных диагностических средств, технологий и специалистов.
Таблица 2. 3.
Выброс антропогенных и природных веществ (млн. т/год)
Вещество |
Антропогенные вещества |
Природные вещества |
Время жизни |
СО2 |
1,5-10* |
106 |
5 лет |
СО |
3-1 02 |
102...104 |
0,3-3 года |
Фреоны |
0,7 |
Нет |
30 лет |
Сернистый газ |
1,5-102 |
3...30 |
0,5-2 дня |
Оксиды азота |
50 |
103 |
5 дней |
Ядохимикаты и полихлор- ированные бефенилы |
од |
Нет |
2- 10 дней |
Бенз(а)пирен |
4,5-10-3 |
5-1 04 |
2-7 дней |
Взвешенные частицы |
3-Ю2 |
2-103 |
2-5 дней |
Hg |
10-2 |
6-10-2 |
10 дней |
Pb |
0,5 |
10-2.. .5-10-2 |
2-5 дней |