Praktikum_2010

сроков применения удобрений, пестицидов, стимуляторов роста, ингибиторов, зоо- и ветпрепаратов, обеспечивающих хозяйственную эффективность и учи- тывающих соответствующие нормативы ПДК для сред (атмосфера, почва вода) и ПДОК продуктов питания.

Нормативы санитарно-защитных зон. Санитарно-защитная зона -

обычно озелененная территория специального назначения, отделяющая сели- тебную зону от источника загрязнения. Размеры и организация санитарно-

защитной зоны зависят от характера и вредного влияния источника загрязнения на окружающую среду. Все загрязнители в зависимости от вредности выделяе- мых в атмосферу выбросов подразделяются на пять классов, для каждого из ко- торых установлена определенная ширина санитарно-зашитной зоны:

I класс - 1000 м	IV класс- 100 м
II класс - 500 м	V класс - 50 м
III класс - 300 м

Содержание вредных веществ за пределами санитарно-защитных зон не должно превышать установленные для них ПДК.

Нормативы санитарных и защитных зон устанавливаются для курортных, течебно-оздоровительных, учебных учреждений, населенных пунктов в целях защиты от загрязнения и вредных воздействий промышленных, транспортных, сельскохозяйственных и иных объектов техногенеза. Вокруг источников водо- снабжения - как поверхностных, так и подземных организуется водоохранная зона. Кроме того, на территории, прилегающей к акватории водных объектов, устанавливается прибрежная водоохранная зона для предотвращения загрязне- ния, засорения и истощения вод.

Нормативы санитарных и защитных зон определяются характером их це- лей и задач. Эти зоны выполняют две взаимосвязанные функции: охранную и оздоровительную. Соблюдение нормативов санитарных и защитных зон явля- ется условием рациональной экологической организации агроландшафтов.

Самостоятельная работа

Задание 1.

-Ознакомиться с нормативами ПДК тяжелых металлов для почвы. В каких единицах они выражаются? Сравните значения ПДК с фоновым, содержанием (кларками) тяжелых металлов в почве.

-Ознакомиться с нормативами ПДК пестицидов для сред и сельскохозяй- ственной продукции. В каких единицах они выражаются? Как определить уро- вень опасности пестицида по его ПДК ?

-Изучить нормативы ПДУ шума. В каких единицах они выражаются? Оценить уровни экологической опасности шума заполненной аудитории, авто- мобиля без выхлопной трубы, работающего трактора.

-Изучить нормативы ПДУ радиации. В каких единицах они выражаются? Подсчитать количество радиации, получаемой в результате ежедневного про- смотра телепередач при норме 4 часа в сутки в течение 20 лет.

51

-Изучить предельно допустимые нормы применения ядохимикатов. И ка- ких единицах они выражаются? Как определяется уровень опасности пестици- дов для человека? Какие современные экологические требования к пестицидам?

-Ознакомиться с нормативами ПДОК химических веществ в продуктах питания. В каких единицах они выражаются? Перечислите условия, опреде- ляющие содержание химических загрязнителей в продуктах питания.

Задание 2.

-Изучить требования к размерам санитарно-защитных зон от сельскохо- зяйственных производственных комплексов. Отметить в тетради нормативы по указанию преподавателя.

-Изучить зависимость величины санитарно-защитных разрывов от объ-

ектов химизации до населенных пунктов и водоемов от видов объектов и их мощности. Отметить в тетради нормативы по указанию преподавателя.

-Ознакомиться с требованиями к водоохранным и водорегулирующим зеленым насаждениям и нормативами экологически допустимых нагрузок на ландшафт.

-Изучить требования к ширине специальных охранных зон высоковольт- ных воздушных линий электропередач. Отметить в тетради нормативы по ука- занию преподавателя.

-Изучить требования к охранно-защитным насаждениям. Отметить в тет- ради нормативы по указанию преподавателя.

Вопросы для обсуждения:

1.Что понимается под воздействием на природную среду?

2.Что такое "нормативы качества" природной среды?

3.Санитарно-гигиенические нормативы: цели и виды.

4.Что является научной основой установления предельно допустимых воздействий на природную среду?

5.Как определяется ширина санитарно-защитной зоны?

6.Как устанавливается размер санитарно-защитной зоны?

7.Изымается ли из землепользования территория санитарно-защитной зо-

ны;

Вопросы самоконтроля:

1.Что такое качество природной среды?

2.Понятие экологического резерва среды.

3.Понятие емкости природной среды.

4.Экологические нормативы: цель и виды.

5.Вспомогательные нормативы и их цель.

6.От чего зависят размеры санитарно-защитных зон?

7.Что подразумевается под организацией санитарно-защитной зоны?

8.Назовите виды и определите конкретные цели санитарно-защитных зон.

9.Как должна быть организована территория санитарно-защитной зоны?

10.Какие две взаимосвязанные функции выполняют санитарно-защитные зоны?

52

6.2. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИТОИНДИКАТОРОВ

Цель: знакомство с методами экологического мониторинга.

Задачи: познакомиться с методами экологического мониторинга; научится

производить экологическую оценку состояния атмосферы окрестности методом фитоиндикации.

Оборудование: гербарные сетки, секатор со штангой для сбора листьев с деревьев, листы тетрадной бумаги в клетку, линейка, ножницы, бумажные па- кеты, аналитические весы.

Основные теоретические положения темы

Мониторинг - система наблюдений и контроля за состоянием окружаю- щей среды.

Комплексный экологический мониторинг предполагает регулярное и все- стороннее наблюдение и оценку качества природной среды. Для этого исполь- зуют физико-химические методы. Их достоинство -точность, возможность ав- томатизации учета и контроля. Недостатки -трудоемкость, дороговизна и не- возможность учета явления синергизма.

Синергизм - явление превышения суммарного эффекта действий, оказы- ваемых каждым компонентом загрязнения в отдельности.

Поэтому в комплексном мониторинге широко используется биоиндикация, как метод оценки качества природной среды. Он, в отличие от физико- химических методов, позволяет объективно оценить качество среды как в слу- чае ее загрязнения одним загрязнителем, так и в случае комплексного загрязне- ния, при проявлении эффекта синергизма.

Особенно чутко реагирует на изменения природной среды растительность. Методы фитоиндикации загрязнения природной среды чрезвычайно разнооб- разны, хотя до настоящего времени слабо разработаны. Наиболее широко ис- пользуется оценка состояния среды по таким показателям, как:

1.продуктивность растений,

2.потеря листовой поверхности,

3.повреждение листовой поверхности,

4.изменение годичного прироста,

5.изменение видового состава,

6.нарушение структуры кроны,

7.изменение темпов прироста древесины,

8.изменение окраски листьев, лепестков,

9.изменение конфигурации листьев, лепестков,

10.гибель растений.

В последние годы исследуются как индивидуальная, так и реакция сооб- ществ на отдельные загрязнители атмосферы, гидросферы, и ПБК и на ком- плексное загрязнение. Учитывая высокую объективность и точность результа-

53

тов оценки, фитоиндикация в дальнейшем займет одно из главных мест среди методов экологического мониторинга.

Самостоятельная работа

Задание 1. Проведите экологическую оценку состояния атмосферы окре- стностей методом учета видового состава и структурного разнообразия лишай- ников.

Сущность метода: в настоящее время установлено, что наиболее чувстви- тельны к комплексному загрязнению атмосферы и гидросферы (осадков) оказа- лись лишайники. Это связано с тем, что:

а) в газовом обмене участвует вся поверхность лишайника, б) лишайник не способен избавляться от поглощенных токсикантов с дос-

таточно большой скоростью, в) лишайник активно поглощает дождевую воду всей поверхностью. По-

этому лишайники используются как индикаторы загрязнения атмосферы наи-

более распространенным загрязнителем - сернистым газом (S02).

При концентрации S02 в воздухе выше 0,3 мг/м3 гибнут все виды лишайни- ков (лишайниковая пустыня), атмосфера чрезмерно загрязнена, опасна для жизни человека.

При концентрации S02 в воздухе от 0,05 до 0,2 мг/ м3 сохраняют жизне- способность в основном накипные и некоторые мелколистные листовые ли- шайники, обычно не более двух-трех видов: ксантория (Xantoria), фисция (Physcia). Атмосфера умеренно загрязнена.

При концентрации S02 в воздухе ниже 0,05 мг/ м3 сохраняют жизнеспо- собность даже кустистые формы, видовое разнообразие значительно (более 3-х видов), жизненность высокая. Атмосфера очень чистая. Показателем являет-

ся пармелия (Parmelia).

Для выполнения задания необходимо провести маршрутное обследование окрестностей, обращая внимание на субстраты - кору старых деревьев (дуб, то- поль, вяз, лен), кирпичные и известковые стены старых зданий, поверхности отдельных крупных камней и пней. Результаты своих исследований оформить в виде таблицы 12.

Таблица 12 - Видовое разнообразие лишайников

Вид лишайника	Тип слоевища	Субстрат	Встречаемость

Проанализировать таблицу. По числу видов произвести оценку состояния атмосферы окрестностей.

Задание 2. Проведите экологическую оценку состояния атмосферы мето- дом определения продолжительности жизни хвои сосны.

54

3 * В1 + 2 * В2 + 1 * В3 В1 + В2 + В3

Сущность метода: продолжительность жизни хвои сосны в чистой атмо- сфере составляет 3-4 года. В зоне сильного загрязнения атмосферы продуктами горения, особенно S02, продолжительность жизни хвои сосны сокращается до двух и даже одного года.

Задание. Обследовать не менее 20 экземпляров сосны обыкновенной на

каждом исследуемом участке и определить продолжительность жизни хвои методом учета ее наличия на побегах различного возраста. Результаты зане- сти в таблицу 13.

Таблица 13 - Определение продолжительности жизни хвои как показателя за- грязненности атмосферы (измеряемый показатель – количество деревьев)

Количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои

Возраст хвои 4 года	Возраст хвои 3 года	Возраст хвои 2 года	Хвоя только теку-
			щего года
В1	В2	В3	В4

По данным таблицы рассчитать индекс продолжительности жизни хвои Q сосны по формуле:

Q =

где В1, В2, В3 – количество осмотренных деревьев с данной продолжи- тельностью жизни хвои. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои, а значит – чище воздух.

Задание 3. Провести экологическую оценку состояния атмосферы методом определения площади листьев у лиственных деревьев.

Сущность метода: являясь первоисточником существования и развития жизни на Земле, в первую очередь благодаря фотосинтезу, растения влияют на формирование газового состава атмосферного воздуха, что определяет жизнь всех гетеротрофов-аэробов, в том числе и человека. Кроме этого, растения раз- ными способами осуществляют детоксикацию вредных веществ (превращение до нетоксических продуктов, необратимое связывание в органоидах клеток). Биосинтетические процессы в растениях определяются благоприятным сочета- нием влагоснабжения, светового и почвенного питания. Но их продуктивность в наибольшей мере зависит от того ресурса, который недостаточен или который находится в избытке (лимитирующий фактор). Для описания ответной реакции фотосинтеза на внешние условия, в том числе на наличие загрязняющих ве- ществ в атмосфере и почве городской экосистемы, можно измерять газообмен. Но гораздо проще для характеристики роста и чистой продуктивности расте- ний определить величину их ассимилирующей системы по площади листьев.

Площадь поверхности листьев определяют с помощью светочувствитель- ной бумаги, миллиметровой бумаги и планиметрически. Подсчитывают асси-

55

милирующую поверхность и весовым методом. Весовой метод, модифициро- ванный Л.В. Дорогань (1994), положен в основу данной практической работы.

Рост и размеры листьев подчиняются закону вариационного ряда. Чтобы избежать ненужного варьирования размеров листа в зависимости от возраста, освещенности, почвенно-микроклиматических и других условий, частота изме- рений и размеры выборки при отборе образцов должны быть большими.

Задание.

а) подготовить материал для исследования. Для этого необходимо в сен- тябре собрать листья тополей и берез, растущих в промышленных, парковых и пригородных зонах города (срезать по 50 листьев с каждого учетного участка примерно на высоте 2 м на разных деревьях). Затем в лабораторных условиях листья засушить, написать этикетки и оставить для работы зимой.

б) Провести вычисления. Работа основана на предварительном вычисле-

нии переводного коэффициента для площади листьев каждого вида древесных растений.

При вычислении переводного коэффициента массу квадрата бумаги срав- нить с массой листочка, имеющего ту же длину и ширину. Вначале следует

взять лист тетрадной бумаги и на него приложить листочек дерева. Контуры обрисовать и очертить квадрат, равный длине и ширине взятого листочка

(рис. 2).

Квадрат бумаги вырезать, взвесить и вы- числить его площадь. Из квадрата вырезать контур листа и также взвесить. Вычислить переводной

коэффициент по формуле

К = SЛ / SKB

SЛ = РЛ × SKB / PKB,

Р — масса квадрата бумаги или листочка;						Рис. 2. Чертеж листочка на бу-
S — площадь квадрата или листочка						мажном квадрате
Чтобы		вычислить	переводной		25
коэффициент, пригодный для средних рас-				см2	20
четов, необходимо измерить 8-10 листьев.				листьев,
Для березы, по данным автора методики, К =					15
0,64 для тополей — от 0,60 до 0,66.				площадь	10							ределить
измерить	длину	(А) и ширину	(Б) и оп-
в)	Затем	у оставшихся	40 листьев		5
площадь (Si):					0
		Si = A × B × K.			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
								встречаемость, штук

г) Полученный ряд разбить на группы			пригородная зона				центральная улица города
по размеру площади (6-8 групп). Определить		Рис. 3. График зависимости площади
частоту встречаемости листьев для каждой		листьев у древесных пород от чистоты
группы площади и построить график (рис. 3).		ареала

56

д) Кривые сравнить и сделать вывод об условиях произрастания растений в черте города и за его пределами. Вывод сделать после усреднения данных всех групп студентов в пределах каждой зоны и построения усредненных гра- фиков.

Вопросы для обсуждения:

1.Что такое качество природной среды и какова цель его нормирования?

2.Перечислите особенности правовой охраны атмосферного воздуха.

3.Почему необходимо международное сотрудничество в области охраны среды? Какие организации работают в этой области?

Вопросы самоконтроля:

1.Что такое мониторинг?

2.Достоинства и недостатки физико-химических методов оценки состоя- ния природной среды.

3.Достоинства биоиндикации как метода оценки качества природной сре- ды.

4.Назовите показатели, используемые при фитоиндикации природной сре- ды.

5.Преимущества лишайников как индикаторов загрязнения атмосферы.

6.3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ МЕТОДОМ РАСЧЕТА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ АВТОТРАНСПОРТОМ

Цель: знакомство с методами экологического мониторинга.

Задачи: изучить методику расчета загрязнений атмосферы автотранспор- том. Научится производить экологическую оценку состояния атмосферы окре- стностей.

Оборудование: наглядные пособия (таблицы, слайды, схемы и др.), ли- нейки, карандаши, рабочая тетрадь, калькулятор.

Основные теоретические положения темы

Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы ок- сидами азота N02 (смесью оксидов азота NOx и N02) и угарным газом (оксидом углерода (II) СО), содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного за- грязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50% по NOx от общего загрязнения атмосферы этими газами.

Повышенное содержание СО и NOx можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а также двигателя в режиме перегрева.

Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количест- вом основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных (отработанных) газов, за определенный промежуток времени.

57

К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентра- ция в выхлопных газах 0,3 - 10% об), углеводороды - несгоревшее топливо (до 3% об), оксиды азота (до 0,8%), сажа (табл. 14).

В настоящее время автотранспорт является также основным загрязните- лем атмосферы поллютантами (70% от общего количества). При использовании любого топлива - бензина или дизельного с выхлопными газами в атмосферу выделяется более 200 токсических продуктов, среди которых особую опас- ность, как для человека, так и для окружающей среды, в том числе и почвы, представляют углеводороды. Состав углеводородов сложен, в него включены десятки органических соединений. Особенно токсичны полициклические аро- матические углеводороды, а в их числе - бенз(а)пирен.

Таблица 14 - Характеристика основных химических загрязнителей

Наименование за-	Основные физико-химические и	Основные источники
грязнителя и его хим.	др. свойства	поступления в атмо-
формула		сферу
Оксид азота (IV), N02	Желтовато-бурый газ с характер-	Выхлопные	газы авто-
	ным запахом, раздражает дыха-	транспорта,	продукты
	тельные пути	сгорания топлива, мусо-
		ра и т.п.
Оксид азота (11), NO	Бесцветный газ со слабым запа-	То же
	хом. В атмосфере быстро превра-
	щается в N02
Углеводороды нефти	Бесцветные пары со слабым запа-	Выхлопные газы тепло-
	хом, обладающие наркотическим	вых двигателей (продук-
	действием	ты неполного сгорания)
Оксид углерода (II)	Бесцветный ядовитый газ без за-	Выхлопные газы тепло-
СО	паха, токсичен	вых двигателей (продук-
		ты неполного сгорания).

В окружающую среду бенз(а)пирен поступает в результате деятельности человека: в основном при неполном сгорании топлива и горении практически всех горючих материалов (особенно нефти, мазута, угля, полимеров), при неко- торых видах термической переработки органического сырья, протекающих при температурах 400-600°С (коксование углей, крекинг нефти, производство тех- нического углерода). Однако основным источником бенз(а)пирена для почв аг- роландшафтов все-таки является автотранспорт. Вместе с выхлопными газами бен(а)пирен оседает на прилегающие к автотрассе территории, загрязняя почву и произрастающие на ней сельскохозяйственные растения. Попадая в почву, бенз(а)пирен активно участвует в физико-химических и биохимических про- цессах. Бенз(а)пирен и его производные проявляют высокую стойкость в окру- жающей среде, что способствует его накоплению в почве, воде и биологиче- ских объектах. Загрязнение почвы приводит к аккумуляции бенз(а)пирена в сельскохозяйственных растениях.

58

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчетным методом.

Исходными данными для расчета количества выбросов являются:

1.Количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по вы- деленному участку автотрассы в единицу времени;

2.Нормы расхода топлива автотранспортом (средние нормы расхода топ-

лива автотранспортом при движении в условиях города приведены в таблице 1 приложения);

3.Значения коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ ав-

тотранспорта в зависимости от вида горючего (таблица).

Коэффициент численно равен количеству вредных выбросов соответст- вующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количе- ства топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км (т.е.) равного удельному расходу).

Самостоятельная работа

Задание 1. Подсчитайте количество автотранспорта на просматриваемом участке длиной 1 км в течение 30 минут. Учитывается весь автотранспорт, движущийся в обоих направлениях, по всем типам. Данные занесите в табл. 15.

Таблица 15 - Учет автотранспорта на автотрассе

Тип	Число автомобилей		Общий путь за 1
автотранспорта	За 30 мин.	За 1 час	час. Км, (L)
		Σ L км =

Задание 2. Рассчитайте количество топлива разного вида, сжигаемого ав- тотранспортом, по формуле:

Qi = L,*Y i

Где Qi - количество топлива в литрах Li - пройденный автомобилем путь, км.

Yi - удельный расход топлива для автомобилей, л/км (табл. 18) Результаты расчетов оформите в виде таблицы 16.

Таблица 16 - Расчет количества топлива разного вида

Тип автотранспорта	Li	Qi, в том числе
		бензин	диз. топливо
Легковые автомобили
Грузовые автомобили
Автобусы
Дизельные грузовые автомобили, трактора
Σ Qi =

59

Задание 3. Рассчитайте количество выделившихся вредных веществ в лит- рах, при нормальных условиях. Для расчетов используйте коэффициенты К (табл. 19), отражающие долю соответствующего загрязнителя в сгоревшем то- пливе. Результаты работы оформите в виде таблицы 17.

Таблица 17 - Расчет количества выделившихся веществ

Вид топлива

Σ Q, л

Количество вредных веществ, л

СО

углеводороды

NOx

Бензин

Диз. топливо

Таблица 18 - Удельный расход топлива для автомобилей, л/км

Тип автотранспорта

Удельный расход топлива Yi (л на 1 км)

Легковые автомобили

0,11-0,13

Грузовые автомобили

0,29 - 0,33

Автобусы

0,31-0,34

Дизельные грузовые автомобили,

0,41-0,44

трактора

Таблица 19 – Значение коэффициента (К) в разных видах топлива

Вид топлива

Значение коэффициента (К)

Угарный газ

Углеводороды

Диоксид азота

Бензин

0,6

0,1

0,04

Дизельное топливо

0,1

0.03

0,04

Задание 4. Рассчитайте загрязнение почвы вдоль автотрассы в зоне мак- симальной ЭМИССИИ. Условия: зона максимальной эмиссии выхлопных газов

распространяется от обочины дороги или кювета влево или вправо на ширину 50 м. На эту территорию выпадает не менее 50% полютанта. Количество бен(а)пирена, выделяющегося при сгорании 1 литра бензина составляет 110-220 мкг, а литра дизельного топлива - 110 мкг. Для расчета можно использовать данные учета автотранспорта на автотрассе, проводимого при выполнении практического задания по теме: «Методика расчета загрязнения атмосферы ав- тотранспортом». Рассчитайте количества бенз(а)пирена, поступившего в атмо- сферу выхлопными газами учтенных автомобилей за 1 час при пробеге 1 км результаты оформите в виде таблицы 20.

Полученный результат - количество бенз(а)пирена, поступившего в атмо- сферу вместе с выхлопными газами на километровом участке дороги за 1час. Соблюдая условия, изложенные выше, рассчитайте, какое количество БП по- глотится каждым килограммом почвы придорожной полосы, если глубина его миграции в почве не превысит 10 см.

60