8.1.10.Отдельные положения, понятия, термины.

Распределение химических элементов осуществляется природными факторами миграции.

Геохимические закономерности изменения химического состава природных систем в сущности характеризуют их загрязнения .

Среди других важных понятий неоэкологии необходимо отметить следующее.

Экологический ресурс -совокупность средооброзующих компонентов, обеспечивающих типичное для данной территории экологическое равновесие в биосфере.

Компоненты ОС - структурные единицы, включающие основные материально-энергетические природные и природно-антропогенные системы косного , биогенного и смешанного (биокосного) происхождения и состава, необходимые для поддержания жизнеобеспечения.

Любое антропогенное воздействие, приводящие к изменению химического состава компонента является геохимическим. Важным понятием - термином является коэффициент распределения. Коэффициент распределения трансформируется в:

а. коэффициент концентрации (в случае увеличения количества химических веществ);

б. коэффициент рассеяния (в случае уменьшения количества химических веществ);

Коэффициент распределения- это величина отношения средних содержаний в каких-либо сравниваемых между собой объектах (частях).

Процесс в силу физических или химических причин обуславливает уменьшение скорости транспортного потока. За базовую величину принимается либо исходное состояние до геохимические преобразования либо аналогичный объект, не затронутый данным геохимическим процессом.

Коэффициент рассеяния обусловлен разбавлением или осаждением.

Базовым в этом случае является фоновое содержание.

Фоновое содержание -основополагающее понятие в неоэкологии. Это среднее содержание химических элементов в природных телах по данным изучения их естественной вариации (статистических параметров распределения) в пределах однородного в геологическом или (и) ландшафтно-геохимическом отношении участка.

8.3.Прогамная лекция 8.2 по модулю 8 "Основы неоэкологии"-

классификация и оценки загрязнений - индексы загрязнений.

Основная цель данного блока модуля - изучение значительного разнообразия классификаций как отдельных загрязняющих веществ, так и загрязнения окружающей природной среды в целом. Классификация - это альфа и омега любого исследования, поэтому важность его изучения переоценить трудно. Вместе с тем чрезвычайно важно оценить степень (уровень) загрязнений на уровне наиболее распространенных и обобщающих показателей.

Классификация загрязнителей, как и любая другая классификация является самым сложным и важным процессом познания. Степень разработки классификации по отдельным компонентам различна по ее совершенству. Это же относится и к окружающей среде в целом.

Классификация является одним из приемов систематизации знаний.

Классификация - это группировка изучаемых объектов по совокупностям (классам), различающихся между собой преимущественно количественными признаками, а наблюдаемое при этом качественное различие между соседними классами отражает, как правило, динамику развития объектов или их иерархический порядок (по Э.Б.Алаеву,1983).

Переход явлений из одного класса в другой или из одного типа в другой есть функция времени. Смена класса более вероятна, чем смена типа. Классификация по Н.И. Кондакову (1975) (лат.classis- разряд, facio -делаю) - распределение предметов какого-либо рода на взаимосвязанные классы согласно наиболее существенным признакам данного рода и отличающим их от предметов других родов. Карл Линней взял случайный несущественный признак, поэтому его классификация не имеет научного значения. А Менделеевская классификация осуществлена настолько точно, на основе таких существенных признаков, что пустые места были позже заполнены.

Правильно составленная классификация, отобразив закономерности развития классифицируемых объектов, глубоко вскрывает связь между изучаемыми объектами и помогает исследователю ориентироваться в самых сложных ситуациях, служит основой для обобщающих выводов и прогнозов.

Исходя из изложенного выше, важно критически отнестись к различным классификациям, которые будут рассмотрены ниже. Желательно проявить творчество. Но все это возможно лишь на базе приобретенных знаний. В связи с этим необходимо приобретение следующих знаний:

1.Определение понятия "классификация".

2.Значение классификации.

3.Классификация загрязняющих веществ по характеру поступления: локальные, точечные, площадные, линейные; по составу: органические, органоминеральные, минеральные. Тяжелые металлы и их определение.

4.Типы загрязнений по Р.Парсону (по Стадницкому, 1988).

5.Деление загрязнителей по материальным носителям (физические, химические, биологические).

6.Определение природных и антропогенных загрязнений.

7.Классификация антропогенных загрязнителей на разрушаемые и неразрушемые.

8.Классификация антропогенных загрязнителей на биологические, механические и т.д. Сущность каждого из классов.

9.Экологическая ловушка. Сущность.

10.Определение понятия "загрязнение" с позиций экологии.

11."Норма реакции". Сущность.

12.Классификация загрязнений с позиций теории помех. Определение сущности каждого класса. Составляющие каждого из 4 классов ( по Стадницкому Г.В., 1988).

13.Анализ и Ваша собственная оценка приведенных Г.В.Стадницким и А.И.Родионовым (1988) "последствий загрязнений".

14.Классификация загрязняющих атмосферу веществ по агрегатному состоянию.

15.Классификация промышленных выбросов в атмосферу.

16.Определение понятий "очистка газа", "организованный промышленный выброс", "неорганизованный промышленный выброс", "первичные промышленные выбросы", "вторичные промышленные выбросы".

17.Общая классификация источников загрязнения вод. Виды сточных вод.

18.Классификация источников загрязнения почв.

19.Назначение индекса загрязнения атмосферы. Основные положения, обеспечивающие расчет "Комплексного индекса загрязнения атмосферы".

20.Требования к определению качества вод в виде единой оценки - "индекса загрязнения вод".

21.Другие способы определения качества воды. (А.К.Кузин).

ИСТОЧНИКИ

1.Некос В.Е. Основы общей экологии и неоэкологии. Учеб. пособ. .Часть 2

Харьков.1998.- 156с.

2.Стадницкий Г.В.,Родионов А.И. Экология.Учеб.пособ.- М.:Высшая школа, 1988.- 272 с.

3.Сает А.Л. и др.Геохимия окружающей среды..-М.,1990.

4.Временная методика расчета комплексного индекса загрязнения атмосферы на основе данных наблюдений.

5.Кондаков Н.И. Логический словарь-справочник.- М.: Наука,1975.- 720 с.

8.4. Проблемная лекция 8.2. по модулю 8 "Основы неоэкологии"-

классификации и оценки загрязнений - индексы загрязнений.

Как было отмечено выше существует значительное количество различных классификаций. Например, Сает А.Л.и др. (1990) по характеру поступления загрязняющие вещества разделяют на: локальные, площадные, линейные (неточечные). Все промышленные источники выбросов, а также стоки являются точечными источниками. Неточечными источниками являются: многие элементы сельскохозяйственного производства, химизация, поверхностный сток и т.д. По составу загрязняющие вещества делятся на: органические, органоминеральные и минеральные. К минеральным обычно относят различные химические элементы, а не соединения.

В последнее время в литературе широко используется термин "тяжелые металлы". Исследованиям тяжелых металлов, как широко распространенному загрязнителю, посвящены многочисленные работы. Первоначально к тяжелым металлам относились металлы с плотностью более 5 г/см3. Ныне термин "тяжелые металлы" охватывает большую группу токсических химических элементов, и прежде всего цветных и редких металлов.

Оригинальная классификация загрязнений предложена Р.Парсоном. (Стадницкий Г.В., Родионов А.И.,1988). Она включает тип загрязнения, его источники, последствия и меры контроля. Он выделяет следующие типы загрязнений:

1.сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород;

2.носители инфекций;

3.вещества, представляющие питательную ценность для растений;

4.органические кислоты и соли;

5.минералы и неорганические кислоты и соли;

6.твердый сток;

7.радиоактивные вещества;

Таким образом, загрязнителем может быть:

а) любой физический агент;

б) химическое вещество;

в) биологический вид (главным образом, микроорганизмы), это микроорганизмы, попадающие в ОС или возникающие в ней в количествах выходящих за рамки своей обычной концентрации (предельных естественных колебаний или среднего природного содержания в рассматриваемое время).

Загрязнение бывает: а)природное, б)антропогенное;

Природное - вызванное естественными, обычно катастрофическими причинами: извержение, пыльная буря, селевый поток.

Антропогенное - вызванное деятельностью человека. Различают следующие антропогенные загрязнители:

а) разрушаемые биологическими процессами. Они входят в естественные круговороты и поэтому быстро исчезают;

б) неразрушаемые биологическими процессами. Они не входят в круговороты, а поэтому разрушаются организмами в пищевых цепях.

Антропогенные загрязнения делятся на:

1.биологические (случайные или обусловленные человеческой деятельностью);

2.механические (без физико-химических последствий);

3.химические (изменение свойств среды путем увеличения количества имеющихся элементов или проникновения не присущих ей элементов в среду);

4.физические; в т. ч. а)тепловые; б)световые; в)шумовые; г)электромаг-нитные; д)радиоактивные.

5.микробиологические (микробные) - огромное количество микробов на антропогенных субстратах.

Экологическая ловушка - в последнее время это закрепилось за отрицательным влиянием изменения качества химической среды на метаболизм организмов. В качестве примера такой ловушки приводят воздействие метил-ртути на физиологические процессы в организме человека (болезнь "Минамата"), а также влияние некоторых пестицидов (например, на нервную систему), ДДТ. В свое время исследования по созданию эффективного ядохимиката для борьбы с вредителями были удостоены Нобелевской премии. Но кроме его влияния на теплокровных животных необходимо подчеркнуть, что эти химические образования накапливается в звеньях пищевых цепей.

Загрязнения проявляются скачкообразно. Причина - предшествующие скрытые проявления. Поэтому целесообразно использовать не ПДК, а критерии экологического риска.

С экологических позиций загрязнение - это комплекс помех в экосистемах, воздействующих на потоки энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. Эти помехи часто превышают нормы реакций, эволюционно выработанные на уровне популяций. Поэтому отличие естественных помех от антропогенных в том, что первые ведут к отбору, а вторые - к массовой гибели.

Помехами, а значит загрязнителями, являются разрушение биогеоценозов при открытой разработке месторождений, зарегулировании водотоков, осушении, эрозии почв. Это - шахтные отвалы, терриконы, спортивная охота (накопление свинцовой дроби в воде и почвах и поедается птицами как гравя или как семя). Сама охота (по Стадницкому Г.В.) тоже может рассматриваться как помеха, т.е. загрязнение. Но это вопрос чрезвычайно дискуссионный. Грамотная охота не может быть помехой. По нашему мнению, если помеха ведет к снижению продуктивности популяции, экосистемы, а далее - к распаду, то только тогда она может считаться загрязнителем.

Таким образом, рассматривая процесс загрязнения в широком смысле слова, с позиций теории помех, загрязнение классифицируют следующим образом:

1.ингредиентное - совокупность веществ количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам;

2.параметрическое - загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды;

3.биоценотическое -загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов;

4.стациально-деструкционное - загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, связанное с оптимизацией природы в интересах человека.

Каждый из приведенных классов загрязнений, в свою очередь, подразделяется на соответствующие составляющие (рис.8).

Последствия загрязнений в кратком изложении выражаются следующим образом (по Г.В.Стадницкому, А.И.Родионову, 1988, хотя не всегда это можно считать последствиями).

1.Загрязнение среды есть процесс нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере.

2.Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.

3.Вследствие загрязнения теряются плодородные земли, снижается продуктивность экосистем и биосферы в целом.

4.Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухудшению физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.

5.Защита ОС от загрязнения - ключевая задача в общей проблеме оптимизации природопользования, сохранения качества среды для настоящего и будущего поколений.

Рис8

8.2.1.Классификация веществ загрязняющих атмосферу.

По агрегатному состоянию все загрязняющие атмосферу вещества (Г.В.Стадницкий. А.И.Родионов, 1982) делят на 4 группы: а)твердые; б)жидкие; в)газообразные; г)смешанные.

Промышленные выбросы в атмосферу классифицируются: 1.по организации отвода и контроля (организованные и неорганизованны);

2.по режиму отвода (непрерывные и периодические);

3.по температуре (нагретые и холодные);

4.по локализации (в основном, вспомогательном, подсобном производствах).

5.по признакам очистки (выбрасываемые без очистки, выбрасываемые после очистки).

Под очисткой газа понимается отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.

Организованный промышленный выброс - это выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоотходы, воздуховоды, трубы.

Неорганизованный промышленный выброс - это выброс, поступающий в атмосферу, выброс в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования. Промышленные выбросы подразделяю на:

первичные - непосредственно поступающие в атмосферу от тех или иных источников;

вторичные - образованные от первичных. Они более токсичны.

Основными источниками загрязнения природных вод являются (классификация Г.В. Стадницкого и А.И Родионова, 1998):

1.атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха и увлекаемые водой с поверхности полютантов;

2.городские сточные воды (бытовые стоки, содержащие фекалии, детергенты и микроорганизмы);

3.промышленные сточные воды производственных и технологических процессов.

При технологических процессах появляются следующие основные виды сточных вод:

1.реакционные воды - образуются в процессе реакций с выделением воды.

2.воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах (свободная и связанная);

3.промывные воды;

4.водные экстрагенты и абсорбенты;

5.охлаждающие воды, не соприкасающиеся с технологическими продуктами и используемые в системах оборотного водоснабжения.

6.бытовые воды, воды столовых, прачечных, от мытья помещений и т.д.

7.атмосферные осадки - стекающие с территорий промпредприятий.

Как видно классификация очень несовершенна, т.к. №6 и № 7 это не технологические процессы и т.д.

Загрязняются все водоемы, в том числе и моря. Считается, что Средиземное море - самое грязное море на Земле.

Классификация источников загрязнения почв. В процессе загрязнения литосферы, наибольшему загрязнению подвержен ее верхний слой - почвы. Существуют следующие подразделения источников загрязнения почвы:

1.жилые дома и бытовые предприятия;

2.промышленные предприятия;

3.теплоэнергетика;

4.сельское хозяйство;

5.транспорт.

Самоочищение почв практически не происходит или происходит очень медленно. В почвах накапливаются металлы, например, железо, ртуть, свинец, медь и др.

8.2.2 Индексы загрязнений.

8.2.2.1 Методика расчёта комплексного индекса загрязнения

атмосферы на основе данных наблюдений.

Методика предназначена для подразделений Госкомгидромета и устанавливает основные правила расчета и применения комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) на основе данных наблюдений с учетом всей номенклатуры определяемых вредных веществ.

Комплексный индекс загрязнения атмосферы применяется для сравнительной оценки загрязненности отдельных районов города, городов с установлением их приоритетности по уровню загрязнения и тенденций загрязненности, выявления веществ, которые вносят наибольший вклад в загрязненность атмосферы.

В основу расчета комплексного индекса загрязнения атмосферы положены следующие положения.

Опасность воздействия на здоровье человека отдельных вредных веществ, содержащихся в атмосфере, по мере увеличения превышения предельно - допустимой концентрации (ПДК) возрастает по разному в зависимости от класса опасности конкретного вещества. В соответствии с этим, степень загрязненности атмосферы одним веществом выражается в общем виде через единичный (парциальный) индекс загрязнения

Ci (1)

где gic - средняя концентрация вещества; ПДКiс - среднесуточная предельно допустимая концентрация вещества; Сi - безразмерная константа приведения степени вредности вещества к вредности сернистого газа.

Среднее значение константы Сi в зависимости от класса опасности вещества i, принимается равным:

Класс опасности Значение индекса

1 1.7

2 1,3

3 1,0

4 0,9

Степень загрязненности атмосферы несколькими веществами выражается в общем виде через комплексный (суммарный) индекс загрязнения Iе:

Ci (2)

где I - число вредных веществ, учитываемых в комплексном индексе загрязнения атмосферы.

Для оценки загрязненности атмосферы используется единичный и комплексный Iz -индексы, рассчитываемые по данным наблюдений одного поста и всех постов в городе за месяц и за год:

Iij - единичный индекс загрязнения примесью на посту j;

Izj - комплексный индекс загрязнения на посту;

Iij - единичный индекс загрязнения примесью по всем (n) постам в городе;

In - комплексный индекс загрязнения по всем (n) постам в городе.

Расчет единичных и комплексных индексов загрязнения атмосферы за месяц и за год производится по формулам 1 и 2, в которых соответственно рассматриваемые периоды используются.

gicm - средняя за месяц концентрация примеси;

gict - средняя за год концентрация примеси.

Таким образом, для оценки степени загрязненности атмосферы используются следующие показатели, рассчитываемые по формулам таблицы.

Таблица 6.

Показатели для оценки степени загрязнения атмосферы.

Место измерения

Период

Месяц

Год

Пост

сi

ci

Ci

Район города(постов)

Ci

Ci

Ci

Ci

Для сопоставимости данных загрязненности атмосферы несколькими веществами отдельных районов города, (городов), комплексные индексы загрязнения атмосферы должны быть расчитаны для одинакового количества (m) примесей.

При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплекснго индекса Yеn используются значения единичных индексов Yi тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие.

Пример расчета Yen:

В городе измеряются концентрации девяти вредных веществ в воздухе: двуокиси азота, окиси азота, окиси углерода, пыли, сернистого газа, бенз(а)пирена, сероводорода, свинца, фенола, для которых единичные индексы загрязнения - Yш, рассчитанные по формуле (1), равны соответственно 1,2; 0,4; 0,3; 2,3; 1,5; 2,5; 0,8; 1,9;2,1.

Для расчета комплексного индекса загрязнения Ye используются 5 наибольших значений единичных индексов загрязнения Yi 2,5 - бенз(а) пирен, 2,3 - пыль, 2,1 - фенол, комплексный индекс загрязнения атмосферы города №, определяемый по формуле (2), равен: