КЗПС Крюкова литература / Методы и приборы контроля ОС

Федеральное агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

________________________________________________________________________________

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра «Мониторинг и автоматические системы контроля»

С.Ф. ЧЕРНОВ

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Учебное пособие

МГУИЭ

Москва

2006

С.Ф.Чернов Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг

_________________________________________________________________________

ЭКОЛОГИЯ

(от греч . oikos - дом, жилище, местопребывание и logos - знание), наука о состоянии живых организмов и отношениях между ними и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей их средой

•Окружающая среда – совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов (закон «Об охране окружающей среды» с изменениями на 22.08.04).

•Основная причина изучения экологии – это связь с важнейшими проблемами человечества:

-истощение природных ресурсов;

-загрязнение окружающей среды;

-изменение естественных сообществ.

•Промышленное развитие влечёт развитие процессов: индустриализацию, урбанизацию, рост численности населения. Это ведёт к обострению проблем:

-ущерба, наносимого производством природной среде;

-рост недостатка сырья и энергии (американец потребляет в 130 раз больше энергии, чем средний африканец и в 20 раз больше, чем средний европеец);

-развитие городских территорий.

Схема взаимодействия общества и природы

Массообмен современного промышленного города

3

С.Ф.Чернов Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг

_________________________________________________________________________

Биосфера

• Структура биосферы:

1)Живое вещество.

2)Биогенное вещество.

3)Биокостное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой природой.

•Состав биосферы:

-атмосфера – воздушная газообразная оболочка Земли, вкл. N2

78,09%, O2 -20,95%, CO2 – 0,03% и инертные газы;

-гидросфера – водная оболочка Земли, вкл. океаны и моря, воды суши, подземные воды, ледники;

-литосфера (земная кора) – твердая внешняя оболочка земли, средней условной мощности 16 км;

-продукты растительного, животного происхождения и водяной пар и т.д.

Факторы окружающей среды

•Антропогенные факторы обусловлены воздействием человека на среду.

•Биотические факторы обусловлены воздействием живых организмов друг на друга.

•Абиотические факторы – физико-химические факторы среды: температура, давление, излучение, свет.

Факторами окружающей среды называется любой элемент среды, способный оказывать прямое воздействие на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из стадий развития.

Для экологии важны характеристики:

-свет: длина волны, интенсивность и продолжительность;

-вода: количество осадков, влажность, иссушающие свойства воздуха и доступная площадь водного запаса (поверхность водосбора);

-климат – совместная деятельность температуры и влажности;

-атмосферные газы (кислород, углекислый газ CO2);

-биогенные соли – это растворённые соли, жизненно необходимые организмам. Различают микроэлементы (Fe, Cu, Zn, B, I) и макроэлементы (Na, Ca, K, S, Cl);

-давление;

-почва состоит из почвенных горизонтов, составляющих почвенный покров:

A – гумус;

B– минеральная почва.

C– неизменная почвенная порода.

4

С.Ф.Чернов Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг

_________________________________________________________________________

Самоочищающие свойства окружающей среды

1)Динамический перенос (гидро и геофизический)

2)Биохимическое окисление

3)Химическое и физическое превращения

4)Осаждение (седиментация) абиогенных частиц

5)Биоседиментация.

При определении самоочищающих возможностей среды необходимо учитывать все вышеназванные процессы. Предпочтение отдаётся биологическим процессам.

Классификация загрязнений с учётом различных факторов:

=физические загрязнения: - электромагнитное, - тепловое, - радиоактивное,

- тепловое загрязнение, - акустическое (шум и вибрация);

=химические загрязнения:

=биологические загрязнения:

-микробиологическое отравление;

-воздействия организмов друг на друга.

Запасы воды

•Поверхностные воды (океаны, моря, озера и др.) – 97,2%

•Ледники – 2,15%

•Почвенные, подземные воды (800 м) – 0,31%

•В атмосфере – 0,001%

Круговорот CO2, млрд. т.

5

С.Ф.Чернов Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг

_________________________________________________________________________

Схема обмена углерода между его соединениями в океане

Система параметров, характеризующих границу предельно допустимого

=Нормативы предельно допустимых уровней изменения среды: - ПДК, ОДК – концентрации, - ПДУ, ОБУВ, ВДУ, МДУ – уровни, - ПДС – сбросы, и др.

- ПДВ - предельно допустимые выбросы в водоёмы, атмосферу, почву, - ПДВВ вредное воздействие на водный объект - ПДЭН -экологические нагрузки, и др.

=Нормативы извлечения полезных компонентов из полезных ископаемых, комплексное использование отходов, урожайность сельскохозяйственных культур.

=Нормативы надёжности преобразовательных мероприятий (инженерных сооружений) с точки зрения их воздействия на окружающую среду.

=Параметры допустимости природопреобразования предприятий (осушение, застройка).

=Показатель устойчивости природных комплексов и их компонентов.

=Распространение вещества в окружающей среде.

Схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени загрязнения химическими веществами (Госкомгидромет СССР, № 02-10 51-233 от 10.12.90

При загрязнении несколькими тяжелыми металлами степень загрязнения оценивается по величине суммарного показателя концентрации Zc = Σ Kc – (n-1), где Kс = Ci/Сср. Сi – концентрация конкретного элемента в точке определения, Cср. – его концентрация на фоновом участке, n – количество элементов

6

С.Ф.Чернов Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг

_________________________________________________________________________

Химические вещества, подлежащие определению в природных средах (в биосферных заповедниках)

1 Аэрозоли. 2 ДДТ, полихлорированные бифенилы. 3 Ртуть, свинец, кадмий, мышьяк.4 Азот, фосфор.5 Сульфаты, хлориды, аммоний, нитраты, нитриты, кальций, магний, натрий, калий, тяжелые металлы, ионы водорода (рН)

экосистема

- совокупность природных и техногенных объектов, взаимодействующих между собой сильнее, чем с объектами, находящимися по другую сторону границы данной экосистемы

Понятие "экосистема" введено английским ботаником А. Тенсли (1935). Экосистема:

-любая совокупность совместно обитающих организмов и окружающей их среды,

-основная структурная единица биосферы,

-взаимосвязанная единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания,

-уравновешенное сообщество живых организмов и окружающей неживой среды,

-совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории, вместе с окружающей их неживой средой,

-природные образования с четкими границами, состоящие из совокупности живых существ (биоценозов), занимающих определенное место

-сообщества и неживая среда, функционирующие совместно (Сообщество включает все популяции на данной площади (биоценоз). Популяция – это группа особей любого вида организмов.)

-наибольшее обширное функциональное единство. Совокупность всех организмов,

составляющих биом, а также различных отношений, которые их связывают друг с другом, и всех их взаимодействий со средой

- функциональная система, включающая в себя сообщество живых существ и их средуобитания

Масштабы экосистем

•микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.),

•мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.),

•макроэкосистемы (континент, океан и т.п.).

7

С.Ф.Чернов Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг

_________________________________________________________________________

Иерархия наземных экосистем:

•биосфера

•экосистема суши

•климатический пояс

•биоклиматическая область

•природная ландшафтная зона

•природный (ландшафтный) округ

•природный (ландшафтный) район

•природный (ландшафтный) подрайон

•биогеоценотический комплекс

•экосистема

•Загрязнение окружающей среды - поступление в окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Закон «Об охране окружающей среды» (с изменениями на 22 августа 2004 года).

•Эти негативные изменения - результат деятельности человека.

•Они прерывают или нарушают процессы обмена и круговорота веществ, их ассимиляцию, распределение энергии, в результате меняются свойства окружающей среды, условия существования организмов, снижается продуктивность или же разрушаются экосистемы.

Объекты загрязнения

•первого порядка — экосистемы (биогеоценозы),

•второго порядка — входящие в их состав растения, животные, микроорганизмы и сам человек.

8