Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
реклама
Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ, ГИГИЕНА, ТОКСИКОЛОГИЯ Учебно-методическое пособие для студентов специальности 5В073100 «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» Павлодар 3 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Архитектурно-строительный факультет Кафедра безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ, ГИГИЕНА, ТОКСИКОЛОГИЯ Учебно-методическое пособие для студентов специальности 5В073100 «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» Павлодар Кереку 2012 4 УДК 504.064.36 (07) ББК 20.18я7 М 77 Рекомендовано к изданию ученым советом Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова Рецензенты: В. Н. Украинец – доктор технических наук, профессор; Ш. Ш. Хамзина – к.п.н., доцент, заведующая кафедрой «Химия и экология» Инновационного Евразийского университета. Составители: К. Ш. Арынгазин, М. К. Семенова, Л. М. Беляева, Д. А. Алигожина. М77 Мониторинг окружающей среды, промышленная санитария, гигиена, токсикология : учебно - методическое пособие для студентов специальности 5В073100 «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» / сост. : К. Ш. Арынгазин, М. К. Семенова, Л. М. Беляева, Д. А. Алигожина. – Павлодар : Кереку, 2012. – 86 с. Учебно-методическое пособие «Мониторинг окружающей среды, промышленная санитария, гигиена, токсикология». Рассматриваются вопросы мониторинга окружающей среды, влияния окружающей среды на здоровье человека, а также средства и способы, направленные на повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. После каждой темы предлагаются контрольные вопросы для самостоятельной проверки знаний. УДК 504.064.36 (07) ББК 20.18я7 © Арынгазин К. Ш., 2011 © ПГУ им. С. Торайгырова, 2012 За достоверность материалов, грамматические и орфографические ошибки ответственность несут авторы и составители 5 Содержание Введение……………………………………………………… 1 Мониторинг окружающей среды…………………………... 1.1 Мониторинг…………………………………………….......... 1.2 Единая государственная система мониторинга окружающей среды и природных ресурсов ………………. 1.3 Экологический мониторинг………………………………… 1.4 Мониторинг атмосферного воздуха………………………... 1.4.1 Источники и уровни воздействия на атмосферный воздух………………………………………………………… 1.4.2 Организация сети наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха………………………………………. 1.4.3 Анализ атмосферного воздуха с помощью приборов…….. 1.5 Мониторинг поверхностных водных ресурсов……………. 1.5.1 Источники загрязнения водных объектов…………………. 1.5.2 Виды загрязнений…………………………………………… 1.5.3 Формирование сети пунктов контроля качества поверхностных вод………………………………………….. 1.6 Наблюдения за загрязнением почв…………………………. 1.6.1 Мониторинг земельных ресурсов…………………………... 1.6.2 Программа мониторинга загрязнения почв………………... 1.6.3 Мониторинг загрязнения снежного покрова ……………… 1.7 Мониторинг геологической среды…………………………. 1.8 Мониторинг подземных вод………………………………... 1.9 Система управления качеством окружающей среды на предприятии………………………………………………….. 1.9.1 Организация производственного мониторинга…………… 1.9.2 Статистическая отчетность предприятия по природным ресурсам и охране окружающей среды……………………. 1.9.3 Система документации……………………………………… 1.10 Мониторинг радиоактивного загрязнения………………… 1.11 Оценка воздействия на окружающую среду ………..…….. 1.12 Технические средства мониторинга…………………………… 1.12. Классификация оборудования для измерения и 1 контроля загрязняющих веществ…………………………………………. 1.12.2 Средства и методы мониторинга…………………………... 6 3 4 4 8 11 14 14 16 19 21 21 22 24 27 27 29 30 33 36 40 40 42 44 45 49 50 50 52 1.13 1.14 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 2.2.1 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.7.1 2.7.2 2.8 2.8.1 2.8.2 2.9 2.9.1 2.10 2.11 Прогнозирование загрязнения окружающей природной среды……………………………………………………......... Международное сотрудничество в программе экологического мониторинга………………………………. Промышленная санитария, гигиена, токсикология………. Содержание и значение санитарии и токсикологии……… Факторы, формирующие здоровье населения…………….. Влияние загрязнения среды обитания на здоровье населения…………………………………………………….. Адаптация организма к загрязнению среды………………. Правовые и организационные основы Государственного надзора в Республике Казахстан…………………………… Государственный санитарный надзор и его взаимодействие с органами Охраны природы и Гидрометеорологической службой………………………… Санитарная охрана атмосферного воздуха………………... Атмосферный воздух как внешняя среда………………….. Качественные и количественные изменения атмосферных загрязнений в связи с научно-техническим прогрессом… Изменение газового состава атмосферы и его последствия. Влияние загрязненного атмосферного воздуха на здоровье и бытовые условия человека………... Гигиена воды и водоснабжения……………………………. Санитарная охрана водоемов……………………………… Основные принципы и приемы обеззараживания промышленных сточных вод……………………………….. Эпидемиологическое значение загрязнения почвы………. Санитарное состояние почвы и условия жизни населения. Состав почвы и методы его определения………………….. Гигиена жилых и общественных зданий…………………... Гигиенические требования к микроклимату жилых помещений. Средства улучшения микроклимата помещений…………………………………………………... Факторы внутригородской среды, оказывающие неблагоприятные воздействие на человека и их профилактика………………………………………………... Гигиена планировки населенных мест…………………….. Гигиенические основы выбора территории……………….. Производственные яды……………………………………... Превращение вредных веществ в организме человека…… 7 57 59 61 61 61 62 62 63 63 64 64 65 66 67 67 68 69 69 71 73 73 74 74 75 75 77 2.11.1 Распределение, превращение и выведение ядов из организма……………………………………………………. 2.11.2 Методы детоксикации………………………………………. 2.12 Понятие о микроорганизмах. Распространение микробов в природе…………………………………………………….. 2.13 Основы токсикометрии……………………………………... 2.14 Диагностика отравлений и оказание доврачебной помощи………………………………………………………. 2.15 Рациональная организация трудового процесса………….. 2.15.1 Режим труда и отдыха. Роль производственной гимнастики ………………………………………………….. 2.15.2 Физические и психофизиологические факторы среды…… Литература…………………………………………………… 8 77 78 78 79 80 81 81 81 83 УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР ПГУ им. С. Торайгырова ___________ Н. Э. Пфейфер «__»__________2012 г. Составитель: К. Ш. Арынгазин, М. К. Семенова, Л. М. Беляева, Д. А. Алигожина Кафедра безопасность жизнедеятельности и защита оружающей среды Мониторинг окружающей среды, промышленная санитария, гигиена, токсикология : учебно - методическое пособие для студентов специальности 5В073100 «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» Утверждено на заседании кафедры «__»_____2011 г. Протокол № ___ Заведующий кафедрой _________________ К. Ш. Арынгазин Одобрено учебно-методическим Советом АСФ «__»_____2011 г. Протокол № ______ Председатель УМС _________________ Ж. К. Таниева СОГЛАСОВАНО Декан АСФ ___________ М. К. Кудерин «___»_______2012 г. Н/к ОСиМ ______________ Г. С. Баяхметова «___»_______2012 г. ОДОБРЕНО Начальник ОПиМОУП __________ А. А. Варакута «___»_____2012 г. 9 Введение Настоящее учебно-методическое пособие соответствует программам Государственного общеобразовательного стандарта. Учебно-методическое пособие состоит из двух разделов: 1) в первом разделе рассматривается мониторинг окружающей среды, основанный на единой Государственной системе мониторинга. Также дается оценка воздействия на окружающую среду (далее – ОВОС), рассматриваются технические средства мониторинга, дается прогноз загрязнения окружающей среды и знакомит с международным сотрудничеством в программе экологического мониторинга. Учебный материал изложен в виде лекций; 2) во втором разделе рассматривается «промышленная санитария, гигиена и токсикология», которая является предметом изучения студентами влияния окружающей среды на здоровье человека и его трудоспособность, а также средств и способов, направленных на повышение сопротивляемости организма к возможным неблагоприятным воздействиям окружающей среды. При изучении учебного материала необходима самостоятельная работа студента для подготовки к практическим занятиям. Для этого после каждой темы указана учебная литература. Для более качественного изучения материала после каждой темы приводятся контрольные вопросы. При совместном изучении «мониторинга окружающей среды» и «промышленной санитарии, гигиены, токсикологии» выявляются общие закономерности экологического совершенствования: принципы создания экологически чистых производств, рациональное использование отходов производства, эффективные способы захоронения ядовитых отходов и т. д. 10 1 Мониторинг окружающей среды Благодаря достижениям науки и техники человек получил в свои руки мощное орудие воздействия на природу. Эти достижения позволяют людям вторгаться в микро и макро миры, влиять на процессы, протекающие в биосфере, превращать бесплодные земли в сельскохозяйственные поля и цветущие сады, создавать новые ландшафты. Но, вторгаясь в природные процессы, человек нарушает закономерности их протекания, что приводит к экологическим кризисам. На настоящий момент – начало 21-го столетия наша планета находится в состоянии глобального кризиса. Видимо человек еще не совсем осмыслил, что глобальная экосистема или биосфера представляет собой единое целое, и все, что было извлечено человеком, должно быть возмещено. Ведь человек нарушил естественную сбалансированность биосферы. Экологические законы американского ученого В. Коммонера звучат следующим образом: - все связано со всем; - все должно куда-то деваться; - ничто не дается даром; - природа знает лучше. Поэтому поиск путей преодоления кризиса предполагает необходимость макросистемного подхода к изучению и решению экологических проблем, а также формирования нового мировоззрения экологической безопасности человека и биосферы. По определению выдающегося ученого В. И. Вернадского человек в настоящий период живет в Ноосфере – сфере разума. Под ноосферой понимается качественно новое состояние биосферы – сферы взаимодействия природы и общества, в котором разумная деятельность людей становится главным, определяющим фактором развития. Качество окружающей человека среды не возможно без участия природных экологических механизмов мониторинга. 1.1 Мониторинг В настоящее время употребляют два основных термина, касающихся оценки качества окружающей природной среды: мониторинг и контроль. Мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды в связи с хозяйственной деятельностью человека. 11 Контроль – это не только наблюдение и получение информации, но и управление состоянием среды Главная цель мониторинга непрерывное наблюдение за состоянием природной среды и уровнем ее загрязнения. Задачи дисциплины – изучение методов мониторинга различных компонентов биосферы, составление программ мониторинга различных компонентов биосферы. Виды мониторинга различают как по характеру, так и по методам и целям наблюдения: 1) глобальный (биосферный) – предусматривает слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере и осуществление прогноза возможных изменений; 2) региональный – охватывает отдельные регионы, в пределах которых наблюдаются процессы и явления, отличающиеся по природному характеру или по антропогенным воздействиям от естественных биологических процессов; 3) импактный (локальный) – обеспечивает наблюдение в особо опасных зонах и местах, непосредственно примыкающих к источникам загрязняющих веществ (изучение сильных воздействий в локальном масштабе); 4) базовый (фоновый) – это слежение за состоянием природных систем, на которые практически не накладываются региональные антропогенные воздействия. Для осуществления базового мониторинга используют удаленные от промышленных регионов территории, в том числе биосферные заповедники. Объекты мониторинга – атмосферный воздух, вода, почва, растительный и животный мир. В настоящее время техника экологического мониторинга быстро развивается, используя новейшие методы физико-химического экспресс-анализа, дистанционного зондирования, телеметрии и компьютерной обработки данных, биотестирование и биоиндикация. Биотестирование – исследования, в которых о качестве среды, факторах, действующих самостоятельно или в сочетаниях, судят по выживаемости и поведению специально помещенных в эту среду организмов – тест-объектов. Биоиндикация – очень близкий к биотестированию прием. Это обнаружение и определение антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Анализ наблюдений за такими объектами позволяет выявить экологические нарушения еще при таких уровнях загрязнения, которые не представляют опасности для населения, проживающего на окружающей территории. 12 Биоиндикатор (указатель) – организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которого можно с большой достоверностью судить о свойствах среды, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей. Биотестирование и биоиндикацию можно осуществлять на уровне молекулы, клетки, органа (или систем органов), организма, популяции и даже биоценоза. Загрязнение воздушного бассейна и почвенного покрова оценивают биологическими методами по состоянию наземной растительности. При повышенных уровнях загрязнения отмечается угнетение растительного покрова, исчезновение отдельных видов и т. п. О качестве почвы можно судить по активности и распространению в ней почвенных организмов. Загрязнение водных объектов оценивают по совокупности данных о состоянии зоо- и фитопланктона, зообентоса, перифитона и др. Оценку степени загрязнения окружающей среды по результатам биотестирования и биоиндикации проводят по шкале, имеющей три степени градации: «Сильное загрязнение», «Среднее загрязнение», и «Слабое загрязнение». Однако воды суши в зависимости от их гидробиологических показателей делят на шесть классов: очень чистые, чистые, умеренно загрязненные, загрязненные, грязные и очень грязные. Сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником информации, необходимой для принятия экологически значимых решений. Наиболее универсальным подходом к определению структуры системы мониторинга антропогенных изменений природной среды является его разделение на блоки (рисунок 1). 13 Информационная система (мониторинг) Наблюдения Управление Оценка фактического состояния Регулирование качества среды Прогноз состояния Оценка прогнозируемого состояния Рисунок 1 – Блок - схема системы мониторинга В Республике Казахстан осуществляется государственный, производственный и общественный мониторинг в области охраны окружающей среды. Мониторинг предусматривает наблюдение за состоянием окружающей среды и её изменениям под влиянием хозяйственной деятельности, проверку выполнения планов и мероприятий по охране и оздоровлению окружающей среды, воспроизводству и рациональному использованию природных ресурсов, соблюдение законодательства об охране окружающей среды, нормативов её качества и экологических требований. Государственный мониторинг окружающей среды и природных ресурсов включает в себя: - проводимые по определенной программе наблюдения за состоянием окружающей среды и природных ресурсов, а также источниками антропогенного воздействия на них; - оценку состояния указанных объектов наблюдений; - прогноз их изменений. Мониторинг окружающей среды и природных ресурсов проводится с целью обеспечения принятия управленческих и хозяйственных решений в области природопользования. Юридические лица – природопользователи обязаны вести производственный мониторинг окружающей среды, учет и отчетность о воздействии осуществляемой ими хозяйственной деятельности на окружающую среду. Средства измерения, используемые для производственного мониторинга окружающей 14 среды, должны соответствовать требованиям стандартизации и метрологии. Общественный мониторинг осуществляется объединениями по их инициативе, договорам с природопользователями и уполномоченным органом в области охраны окружающей среды. Порядок проведения общественного мониторинга определяется общественными объединениями в соответствии с их уставами. Контрольные вопросы 1. Дать определение понятия «мониторинг». 2. Что такое контроль качества окружающей среды? 3. Цель и задачи дисциплины мониторинга. 4. Перечислите виды мониторинга и охарактеризуйте их. 5. Что является объектами мониторинга? 6. Расшифруйте понятия «биоиндикация»и «биотестирование». 7. Задачи государственного мониторинга. 8. Кто занимается производственным мониторингом? 9. Кем осуществляется общественный мониторинг? 1.2 Единая государственная система мониторинга окружающей среды и природных ресурсов Единая государственная система мониторинга окружающей среды и природных ресурсов (далее – ЕГСМОСиПР) – многоцелевая информационная система, включающая слежение за состоянием окружающей среды и природных ресурсов, а также анализ фактического состояния окружающей среды и природных ресурсов для обеспечения экологической безопасности, сохранения, воспроизводства и рационального использования природных ресурсов Республики Казахстан. Целью ЕГСМОСиПР является информационное обеспечение принятия управленческих и хозяйственных решений, контроль за использованием природных ресурсов, информирование населения о состоянии окружающей среды и воздействия факторов окружающей среды на здоровье населения. Основными задачами Единой государственной системы мониторинга окружающей среды являются: - постоянное слежение за состоянием окружающей среды и природных ресурсов, а также за источниками антропогенного воздействия на них; 15 - анализ, оценка фактического состояния окружающей среды на всей территории Республики Казахстан и на территории отдельных регионов, а также прогноз его изменений и влияние на здоровье населения; - сохранение и накопление информации о состоянии окружающей среды и природных ресурсов. Основными функциями Единой государственной системы мониторинга являются: а) проведение наблюдений инструментальными, аналитическими и другими методами по всем параметрам окружающей среды с периодичностью достаточной для оценки их изменений; б) сбор и регистрация всей экологической информации ведения информационных банков данных и кадастров по окружающей среде и природным ресурсам; в) определение связи между характеристиками воздействия на среду и изменением уровня загрязнения и его последствиями; г) организация обменом информацией о состоянии окружающей среды и природных ресурсов на республиканском и международном уровнях; д) обеспечение единой методической и метрологической базы мониторинга окружающей среды осуществляемого центральными исполнительными органами и их территориальными подразделениями, предприятиями, организациями независимо от форм собственности; е) обоснование проведения научно-исследовательских работ в области мониторинга окружающей среды; ж) обеспечение исполнительных государственных органов физических, юридических лиц и населения информацией в рамках ЕГСМОСиПР. Содержание единой государственной системы мониторинга окружающей среды и природных ресурсов составляют следующие подсистемы мониторинга: 1) мониторинг состояния окружающей среды; 2) мониторинг природных ресурсов; 3) специальные виды мониторинга; 4) могут включаться другие виды мониторинга в случае необходимости. Мониторинг состояния окружающей среды включает в себя следующие виды: - мониторинг состояния атмосферного воздуха; - мониторинг состояния атмосферных осадков; 16 - мониторинг качественного состояния водных ресурсов; - мониторинг состояния почв; - метеорологический мониторинг; - радиационный мониторинг; - мониторинг трансграничных загрязнений; - фоновый мониторинг. Мониторинг природных ресурсов организован для наблюдения за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими и биологическими процессами и за последствиями этого влияния на растительный и животный мир. Специальные виды мониторинга включает в себя следующие виды: - мониторинг военно-испытательных полигонов; - мониторинг ракетно-космического комплекса «Байконур»; - мониторинг парниковых газов и потребление озоноразрушающих веществ; - санитарно-эпидемиологический мониторинг; - мониторинг климата и озонового слоя земли; - мониторинг зон чрезвычайных экологических ситуаций и экологического бедствия; - космический мониторинг; - фоновый (биосферные заповедники); - особо охраняемых природных территорий; - озоновый. В зависимости от территориальной сферы выделяют республиканский, региональный, локальный уровни ЕГСМОСиПР. Ведение единого банка данных ЕГСМОСиПР, включающего данные по всем подсистемам, а также обобщение, оценка и анализ информации о фактическом состоянии окружающей среды осуществляется уполномоченными органами и их территориальными подразделениями в пределах своей компетенции. Ведение сводного банка данных, включающего данные о состоянии окружающей среды и природных ресурсов передаваемые уполномоченными государственными органами, осуществляет исполнительный орган в области окружающей среды. ЕГСМОСиПР включает в себя: - сбор, хранение, обработку исходных данных о состоянии окружающей среды; комплексное обобщение данных по экологическому состоянию окружающей среды и использованию ресурсов; 17 - подготовку и передачу регламентированных исходных данных и результатов их обработки (включая прогнозы, справки, доклады и иные формы предоставления информации) органам государственной власти; - информационное обеспечение Государственной статистики, экологической экспертизы. Финансирование ведения ЕГСМОСиПР осуществляется за счет средств республиканских и местных бюджетов по бюджетным программам уполномоченных органов. Блок-схемы системы мониторинга представляют собой блок данных эколого-экономической информации. Выделены следующие функциональные блоки: 1) блок данных о техногенных потоках. В основу этого блока входят результаты экологических паспортов; 2) блок сведений о природном потенциале территории; 3) блок нормативов, содержащий совокупность экологических, технологических, санитарно-гигиенических нормативов; 4) блок моделей и прикладных программ, обеспечивающих оценку экологической сбалансированности. Контрольные вопросы 1. Какие цели ставит ЕГСМОСиПР? 2. Какие задачи решаются ЕГСМОСиПР? 3. Перечислите функции которыми занимается ЕГСМОСиПР? 4. Перечислите подсистемы объектов мониторинга. 5. Кто проводит анализ о фактическом состоянии среды? 6. Кем осуществляется ведение сводного банка данных? 7. Что входит в обязанности ЕГСМОСиПР? 8. Кем осуществляется финансирование ЕГСМОСиПР? 1.3 Экологический мониторинг Мониторинг является важнейшей частью экологического контроля, которое осуществляет государство. Главная цель мониторинга непрерывное слежение за состоянием природной среды и уровнем её загрязнения. Важно своевременно оценить последствие антропогенного воздействия на экосистемы и здоровье человека, а также эффективность природоохранных мероприятий. Мониторинг это не только слежение, но и экспериментальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению окружающей среды. 18 Основные задачи экологического мониторинга: - наблюдение за источниками антропогенного воздействия; - наблюдение за факторами антропогенного воздействия; - наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами; - оценка фактического состояния природной среды; - прогноз изменения состояния природной среды под влиянием антропогенного воздействия. Уровни воздействия – глобальный, региональный, локальный или импактный. Глобальный уровень – биосфера в целом как среда жизни всего человечества. Координацию глобального мониторинга осуществляет Всемирная метеорологическая организация (далее – ВМО) и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (далее – ЮНЕП) орган ООН. При выполнении работ по программам глобального мониторинга наблюдения за состоянием природной среды ведут из космоса. Космический мониторинг позволяет получить уникальную информацию о функционировании экосистем с больших территорий земли. На региональном уровне наблюдения ведут за состоянием экосистем крупных территориальных комплексов (бассейнов рек, лесных экосистем и т.д.), где имеются отличия параметров от базового фона ввиду антропогенных воздействий. В программу локального уровня входят наблюдения за содержанием вредных веществ и вредных физических воздействий в: а) природном слое атмосферы; б) поверхностных и грунтовых водах; в) промливневых и бытовых стоках. Пункты экологических наблюдений располагают в местах концентрации населения, а также на промышленных объектах. В Казахстане функционирует разветвленная сеть наблюдений по всем ступеням мониторинга. Обобщая результаты наблюдения трех уровней получают объективную картину антропогенных и природных процессов в различных регионах страны. С этой целью на многочисленных станциях, створах контроля, стационарных постах, в химических лабораториях, на самолетах и космических аппаратах ведут наблюдения за загрязнением атмосферы, вод, почв, донных отложений, за состоянием земель и т.д. Основной объем наблюдений выполняет служба гидрометеорологических станций. Методическую основу мониторинга составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и 19 моделирования. Системный подход пронизывает большинство экологических исследований, так как любой объект экологии представляет собой систему в силу всеобщей связи элементов живой природы. Разнообразие исследовательских и прикладных задач влечёт за собой и разнообразие применяемых в экологии методов. Их можно объединить в несколько групп: 1) методы регистрации и оценки состояния среды являются необходимой частью экологического исследования. К ним относятся метеорологические наблюдения: измерения температуры, прозрачности атмосферы и водных объектов, солености и химического состава воды, определение характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей. Большое значение имеет регистрация состава и количества вредных примесей в воде, воздухе, почве, растениях, а также исследования переноса загрязнителей в разных средах. В настоящее время техника экологического мониторинга быстро развивается, используя новейшие методы физико-химического экспресс анализа, дистанционного зондирования, телеметрии и компьютерной обработки данных. Важным средством экологического мониторинга является биоиндикация и биотестирование, т.е. использование живых организмов, особо чувствительных к среде; 2) методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных лежат в основе изучения природных сообществ. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, наблюдения за их перемещением с помощью телеметрии. Изучение динамики популяций потребовало введения в экологию методов демографии; 3) исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов – составляют наиболее разнообразную группу методов контроля. И их число входят подчас сложные и длительные наблюдения в природе. Но чаще применяют экспериментальные подходы, когда в лабораторных условиях регистрируется воздействие строго контролируемого фактора. В частности так определяются критические и летальные дозы химических и других агентов, по которым рассчитываются предельнодопустимые концентрации; 4) методы изучения взаимоотношений между организмами многовидовых сообществах составляют важную часть системного контроля экологии. Здесь также важны натурные и лабораторные 20 исследования пищевых отношений, пищевого поведения, опыты с переносом «меток», например, радиоактивных изотопов, с помощью которых можно определить сколько органического вещества и энергии переходит от одного звена пищевой цепи к другому; 5) методы математического моделирования приобретают все большее значение в экологии. Потребность в них для целей управления и прогнозирования очень велика. Существуют близкие к реальным процессам математические модели техногенных эмиссий, распространения вредных веществ в атмосфере, но реальные объекты экологии столь сложны, что с трудом поддаются строгому математическому описанию; 6) методы прикладной экологии включают в себя создание геоинформационных систем и банков экологической информации, относящихся к различным регионам, территориям, ландшафтам, городам; 7) методы инженерно-экологических изысканий, необходимых для оптимального размещения, проектирования, строительства объектов. Контрольные вопросы 1. Какую цель ставит перед собой экологический мониторинг? 2. Какие задачи решает экологический мониторинг? 3. Перечислите группы, применяемых в экологии методов мониторинга. 4. Какая служба выполняет основной объем наблюдений за окружающей средой? 5. Как определяются критические и летальные дозы химических и других агентов? 1.4 Мониторинг атмосферного воздуха 1.4.1 Источники и уровни воздействия на атмосферный воздух Воздух один из элементов среды необходимый всему живому на земле. Нормальная жизнедеятельность требует не только наличия воздуха, но и его определенной частоты. От качества воздуха зависит здоровье людей, состояние растительного и животного мира, состояние почвы и воды. Источники загрязнения могут быть естественные и искусственные. Естественные источники – извержение вулканов, лесные пожары, пыльные бури, разложение органических веществ. 21 Искусственные источники загрязнения это промышленность, бытовые котельные и транспорт. По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ могут быть жидкие, газообразные и твердые. Загрязнения атмосферы подразделяется на первичное и вторичное. Первичное загрязнители поступает от источников непосредственно в атмосферу. Вторичное – это результат сложных физико-химических превращений первичных загрязнений. Первичные источники тепловые электростанции, котельные (от них в атмосферу поступают в результате сжигания топлива такие вещества как сернистый ангидрит, окислы азота, окислы углерода, пыль и т.д.). Предприятия черной и цветной металлургии выбрасывают окись углерода, пыль, окислы азота, сернистый газ, сероводород, ртуть, свинец, мышьяк и т.д. Большой вклад в загрязнения атмосферы вносят предприятия нефтехимической промышленности, предприятия строительной и целлюлознобумажной промышленности, предприятия машиностроения, пищевой промышленности. Огромное количество вредных веществ поступает в атмосферу от автотранспорта. За период 1991-2005 гг. объем валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу снизился за счет спада производств, закрытия предприятий. Степень загрязнения атмосферы зависит от числа и массы выбросов. Таким образом, определяющими количественными критериями выбросов являются: - массовый поток выброса – масса выделяющихся загрязняющих веществ в единицу времени (г/сек, кг/час, т/год); - массовая концентрация выброса – это масса выделяющихся вредных веществ, отнесенная к единице объема газа (г/м3); - удельный выход выброса – коэффициент выброса, отнесенный к выпуску продукции (кг/т, кг/квт ч). Используя названные критерии, можно обрабатывать данные по загрязнениям в целом по предприятию, отрасли, в рамках региона и глобального масштаба. Согласно закона об Охране Окружающей среды от 15.07.1997 г. Республики Казахстан в целях сохранения здоровья населения, охраны животного и растительного мира для всех источников выбросов вредных веществ в атмосферу разрабатываются предельно-допустимые выбросы (далее – ПДВ) или временно согласованные выбросы (далее – ВСВ). Для каждого предприятия выдаются разрешения на выбросы и взимаются платежи за загрязнение окружающей среды. 22 Контрольные вопросы 1. Перечистить источники загрязнения атмосферного воздуха. 2. Дать понятие о первичных и вторичных загрязнениях атмосферы. 3. Каким образом определяется степень загрязнения атмосферы? 4. Расшифруйте ПДВ и ВСВ. 1.4.2 Организация сети наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха Наблюдения за загрязнением атмосферы осуществляют на специальных постах. Постом является выбранная точка местности, на которой размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами. При проведении мониторинга устанавливают три категории постов наблюдений: 1) стационарный – предназначен для непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Из числа стационарных постов выделяют опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных и наиболее распространенных загрязняющих веществ. Они оборудованы специальными павильонами, оснащенными необходимой аппаратурой для отбора проб воздуха и непрерывной регистрации содержания вредных примесей в атмосфере и приборами для определения метеорологических параметров. На стационарных постах проводится: - отбор проб воздуха для последующего химического анализа на содержание вредных примесей; - регистрация загрязнения атмосферы автоматическими газоанализаторами; - метеорологические наблюдения: скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха (упругость водяного пара и относительная влажность); - наблюдения за дымовыми факелами; 2) маршрутный – предназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводятся с помощью передвижного оборудования. Маршрутные посты также предназначены для систематических наблюдений. Отбор проб воздуха и метеорологические наблюдения на 23 этих постах проводятся с помощью передвижной лаборатории (на автомашине); 3) передвижной – предназначен для разовых наблюдений в зонах непосредственного влияния промышленных выбросов. Их местоположение выбирается каждый раз под факелом в зависимости от поставленной задачи и метеорологических условий. Подфакельные наблюдения могут быть регулярные и специальные, т.е. по расширенной программе. Каждый пост независимо от категории размещают на открытой проветриваемой со всех сторон площадке с непылящим покрытием (асфальт, твердый грунт, газон). Стационарный и маршрутный посты размещают в местах загрязнения воздушной среды промышленными и бытовыми выбросами, выбросами автотранспорта и условий рассеивания. Число стационарных постов устанавливают с учетом численности населения следующим образом: 1 пост – до 50 тыс.; 2 поста – 100 тыс.; 2-3 поста – 100-200 тыс.; 3-5 поста – 200-500 тыс.; 5-10 постов – более 500 тыс.; 10-20 постов (стационарных и маршрутных) – более 1 млн. жителей. Наблюдение на постах проводят по одной из четырех программ: полной, неполной, сокращенной, суточной. Полная программа предназначена для получения информации о разовых и среднесуточных концентрациях. Наблюдения выполняются ежедневно путем регистрации с помощью автоматических устройств или дискретно через равные промежутки времени не менее 4-х раз с обязательным отбором в 1, 7, 13, 19 ч по местному времени. Допускается проводить наблюдения по скользящему графику: вторник, четверг, суббота – в 7, 10, 13 ч; понедельник, среда, пятница – в 16, 19, 22 ч. Неполная программа проводится ежедневно с целью получения информации о разовых концентрациях в 7, 13, 19 ч по местному времени. Сокращенная программа. Наблюдения проводят с целью получения информации о разовых концентрациях ежедневно в 7 и 13 ч по местному времени. Наблюдения допускается проводить при температуре воздуха ниже – 45°С при концентрации ниже разовой предельно - допустимой концентрации (далее – ПДК). Суточная программа предназначена для получения информации о среднесуточной концентрации и проводятся путем непрерывного суточного отбора проб в 1, 7, 13, 19 ч. 24 Для определения уровня загрязнения атмосферы создается мировая сеть фоновых станций. Фоновые станции разделены на два вида: базовые станции исследовательского типа и региональные станции. В программу работы станций входит определение характеристик спектральной прозрачности атмосферы, сбор проб атмосферных осадков (в виде дождя или снега), определение содержания химических составляющих. Каждый объект или предприятие имеющие выбросы в атмосферу обязаны разрабатывать программы мониторинга, направленные на снижение выбросов или перехода производства на новые технологии, не имеющие вредного воздействия на окружающую среду. Контроль загрязняющих веществ на предприятии осуществляют санитарно-промышленные лаборатории. За пределами предприятия ведет контроль служба Гидрометобсерватории, а также городская, областная Санитарно-эпидемиологическая служба (далее – СЭС). Для качественной оценки загрязнения городов и для определения метеорологических особенностей распространения вредных примесей в атмосфере организуются комплексные обследования. Результаты обследований позволяют детально оценить роль крупных промышленных объектов города как источника загрязнения воздушной среды, а также выявить районы, наиболее подверженные загрязнению выхлопными газами от автотранспорта. В период комплексного обследования проводятся следующие мероприятия: - изучение общей характеристики города, его физикогеографического положения, особенностей метеорологического режима и размещения основных источников загрязнения, основных выбрасываемых примесей, расположение жилых и промышленных районов, а также территории перспективного строительства; - оценка загрязнения атмосферы города в целом по данным сводкам гидрометеослужбы и СЭС; - ознакомление с основными принципами технологии производства, а также с количественной характеристикой выбросов вредных веществ по всем ингредиентам, условиям выбросов, с размещением источников выбросов по площади и стабильностью выбросов в течение суток; - использования в случае необходимости автотранспорта и авиации для проведения работ по обследованию. 25 Полученные материалы служат основой для составления программы комплексного обследования. Программа комплексного обследования загрязнения атмосферы города включает: - определение химического состава воздуха с привлечением стационарных и маршрутных постов и подфакельных наблюдений, наблюдений за загрязнением воздуха от автотранспорта, за метеорологическим режимом; - сбор и определение параметров выбросов, сбор медикобиологических сведений обследованной территории; - определение химического состава осадков. Контрольные вопросы 1. Что называется постом наблюдения? 2. Перечислите категории постов наблюдения. 3. Дайте характеристику каждого из постов наблюдения 4. Расскажите о программах, по которым проводятся наблюдения. 5. Каким образом можно снизить выбросы в атмосферу? 6. Кто проводит контроль загрязняющих веществ? 7. Для чего проводится комплексное обследование вредных примесей в атмосфере? 1.4.3 Анализ атмосферного воздуха с помощью приборов Атмосферные загрязнения и природные примеси воздуха подвергаются сложным процессам взаимодействия. Степень загрязнения сильно меняется во времени и пространстве. Эти изменения связаны не только с источниками поступления в воздух загрязняющих веществ, но и с влиянием метеорологических и топографических факторов: скорости ветра, температурных инверсий, давления, влажности воздуха, рельефа местности, расстояния от источника загрязнения. На стационарных постах для проведения наблюдений используют комплектные лаборатории типа ПОСТ, представляющие собой утепленный, обитый дюралевыми ячейками павильон, в котором установлены комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха и проведения метеорологических измерений. Имеется две модификации комплектных лабораторий – ПОСТ-1 и ПОСТ-2, последняя отличается более высокой производительностью и степенью автоматизации. В лабораториях ПОСТ-1 и ПОСТ-2 могут устанавливаться газоанализаторы ГКП-1 (на SО2), ГМК-3 (на СО) 26 метеорологическая станция М-49, мачта для установки датчика ветра, фильтры для отбора пыли типа АФА, термостат для обогрева отбираемых проб воздуха при температуре окружающего воздуха менее 5°С. Предусмотрены передача результатов измерений по каналам связи , буферирование накопленной информации в течении 30 суток , передача сообщений в случае превышения уровней ПДК, пожарной опасности, нарушения терморежимов, отказа сети питания. На опорных постах проводят наблюдения за содержанием пыли SО2, СО, NО2 (основные загрязняющие вещества) и специфическими веществами, которые характерны для промышленных выбросов данного населенного пункта. Глобальный мониторинг осуществляется в основном зондированием атмосферы для этого используют оптическую и радиолокационную аппаратуру, которая позволяет определить на разных высотах атмосферы СО, NО и др. Лазерные аэрозольные спектрометры предназначены для исследования в автоматическом режиме содержание аэрозолей (дымы, туманы). Контроль за состоянием атмосферного воздуха включает в себя изучение источников загрязнения, исследование химических и фотохимических превращений загрязняющих веществ, выявление наиболее токсичных веществ, изучение распространения загрязнителей с воздушными потоками, отбор и анализ загрязнителей. Надежность контроля зависит от способа отбора проб. Региональные инструментальные методы анализа основаны на автоматизированной системе контроля за загрязнением воздуха в промышленном регионе. Такая система позволяет получить по каналам связи непрерывную информацию о концентрации примесей. В городе Павлодаре имеются 2 стационарных поста по ул. Береговая и ул. Камзина, на которых определяют следующие вредные вещества, попадающие в атмосферу – пыль, диоксид серы, сульфаты, оксид углерода, диоксид азота, сероводород, фенол, хлор, хлористый водород. Имеется также на территории гидрометобсерватории стационарный пункт для определения радиоактивности атмосферного воздуха. Располагая данными о загрязнении воздуха и метеорологическими параметрами можно установить виновных в повышенных концентрациях примесей в воздушной среде и принять по информации меры по снижению выбросов. Основными критериями качества являются значения ПДК загрязняющих веществ в воздухе населенных мест. Уровень загрязнения атмосферы оценивается по величине комплексного индекса загрязнения атмосферы (далее – ИЗА5), который рассчитывается по пяти 27 веществам и наибольшими нормированными на ПДК значениями с учетом их классов опасности. В Павлодарской области зарегистрировано около 4000 предприятий и более 5800 источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Приводятся примеры выбросов вредных веществ по предприятиям, городу, области, республике. Дается анализ снижения или увеличения выбросов вредных веществ в атмосферу за последние годы. Данные о результатах загрязнения атмосферного воздуха и метеорологических параметрах поступают в отделы обеспечения информацией народно-хозяйственных организаций управления по гидрометеорологии, где они проходят контроль, и сводятся в специальные таблицы наблюдений за загрязнением атмосферы (далее – ТЗА). Данные размещают в порядке возрастания номеров постов. После заполнения таблиц и переноса данных на машинный носитель их сшивают вместе таким образом, чтобы данные наблюдений за все сроки следовали в порядке возрастания номеров постов. Контрольные вопросы 1. От чего зависит степень загрязнения атмосферы? 2. Что собой представляют комплектные лаборатории? 3. Какими приборами оснащены комплектные лаборатории? 4. Что включает в себя контроль за состоянием атмосферы? 5. Какие вредные вещества найдены в атмосфере г. Павлодара? 1.5 Мониторинг поверхностных водных ресурсов 1.5.1 Источники загрязнения водных объектов Гидросфера – водная оболочка Земли, включая океаны, моря, реки, озера, подземные воды, ледники, снеговой покров и водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94 % представлена солеными водами океанов и морей, более 75 % пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды. Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях. Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой стороны за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы. В настоящее время водное пространство стало 28 вместилищем разнообразных отходов. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека. Источниками загрязнения водных объектов являются: 1) атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха загрязнителей промышленного происхождения (пример кислотных дождей). Особенно опасны стоки с городских улиц, несущие массы нефтепродуктов, фенолов, кислот, мусора; 2) деятельность сельскохозяйственного производства – это загрязнение поверхностных водных объектов минеральными, органическими удобрениями, пестицидами; 3) городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки, содержащие поверхностно-активные вещества, микроорганизмы, в том числе патогенные; 4) Промышленные сточные воды, образующиеся в самых разных отраслях производства, среди которых активные потребители воды – это черная, цветная, химическая, нефтеперерабатывающая промышленность. В результате деятельности основных производств при технологических процессах образуются следующие виды загрязненных вод: реакционные воды; воды, содержащиеся в исходных продуктах, промывные воды, охлаждающие воды, водные экстрагенты и абсорбционные воды, бытовые воды, атмосферные осадки, стекающие с территорий предприятий; 5) морской и речной транспорт. Контрольные вопросы 1. Что входит в понятие «гидросфера»? 2. Как влияет гидросфера на климат планеты? 3. Перечислите источники загрязнения водных объектов. 4. Дайте характеристику источников загрязнения. 1.5.2 Виды загрязнений В результате антропогенного влияния деятельности человека на водную среду, в воде оказываются элементы практически всей таблице Менделеева и их соединений. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа 29 солнечных лучей, вызывает гибель растений и животных. Одна тонна пролитой нефти создает пленку 12 км2. Загрязнение тяжелыми металлами (ионами) нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека. Радиоактивное загрязнение связано со сбросом радиоактивных отходов и их захоронением на дне океана (пример утечки радиации). Тепловое загрязнение вызывается сбросом в водоемы подогретых вод ТЭС, ГРЭС, АЭС, что приводит к массовому развитию сине-зеленых водорослей, цветению воды, уменьшению кислорода. Механическое загрязнение – повышает содержание механических примесей. Бактериальное загрязнение связано с патогенными организмами. Поэтому при разработке программы экологического мониторинга поверхностных вод необходимо скоординировать физические, химические и биологические параметры в целях понимания роли каждой переменной в воздействии на водную экосистему. Загрязнение мирового океана. Накопленные многолетние данные о влиянии распространенных в океане загрязняющих веществ на морские организмы и человека показывают, что наиболее опасными с точки зрения их воздействия на природные экосистемы являются углеводороды, т.е. сырая нефть, нефтепродукты, а также хлорированные углеводороды, токсичные металлы и радиоактивные вещества. Различают три группы источников загрязнения Мирового океана: 1) морские – военные корабли, суда различного назначения и другие установки и устройства, эксплуатируемы в морской среде; трубопроводы, установки устройства, используемые при разведке и разработке природных ресурсов морского дня и его недр; 2) наземные – реки, озера и другие водные системы, куда загрязняющие вещества попадают с грунтовыми водами, сбросом сточных вод; 3) атмосферные – различные промышленные предприятия, транспортные средства и другие объекты, откуда могут происходить выбросы в атмосферу вредных газообразных отходов. Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов от 29 декабря 1972 года полностью запрещает сброс: органогалогенных соединений; ртути и соединений на ее основе; кадмия и кадмиевых соединений, изделий, которые могут оставаться во 30 взвешенном состоянии; сырой и топливной нефти, радиоактивных веществ с высоким уровнем радиации, которые по заключению Международного агентства по атомной энергии непригодны для сброса в море с точки зрения здравоохранения, биологической безопасности и по другим причинам. Контрольные вопросы 1. Как проявляют себя загрязнения водных пространств тяжелыми металлами, радиоактивными элементами? 2. Как проявляют себя тепловые, механические и бактериальные загрязнения водных пространств? 3. Назовите наиболее опасные загрязнители Мирового океана. 1.5.3 Формирование сети пунктов контроля качества поверхностных вод В производственно-хозяйственной жизни человека важное значение имеют водные ресурсы. Без качественной и количественной оценки водных ресурсов невозможно их правильное использование в интересах народного хозяйства. Республиканские и региональные программы мониторинга состояния поверхностных вод суши должны содействовать реальному применению экологического подхода к водохозяйственной деятельности. При таком подходе объектами мониторинга в республике Казахстан являются водосборные бассейны, включающие в себя следующие водные акватории: 1) океанический регион – Карское море Северного ледовитого океана (реки – Иртыш, Тобол, Нура, Ишим и др.); 2) первый морской регион – Каспийский географическое пространство водосборов основных рек – Урал (с притоками Илек, Орь, Утва), Уил, Эмба, Большой Узень, Малый Узень и акватория самого моря; 3) второй морской регион – Аральский морской биогенез географическое пространство водосборов рек Сырдарья (притоки Жанадарья, Арысь, Иргиз), Сарысу - приток Каро-Кенгирь, Талас, Улы-Жаланшик, Амударья; 4) озерный регион – Балхашский: реки Или, Каратал, Аягуз, Баканас. Система классификации водных объектов должна включать не только открытую водную поверхность, но и прибрежную растительность. Для оценки состояния экосистемы проводят: - анализ режима стока и уровня воды; 31 - систематический анализ качества воды; - оценку мест обитания экологических сообществ; - анализ источников загрязнения. Изучением водных ресурсов занимается служба гидрологии, а методами измерений и наблюдений за гидрологическим режимом водных объектов – гидрометрия. В состав наблюдений и измерений входят: измерение уровня и температуры воды; промеры глубин; определение уклонов водной поверхности; измерение расходов воды; взвешенных и донных наносов; определение гранулометрического состава наносов; наблюдение и измерение химического состава воды; изучение зимнего режима; наблюдение за ветровым волнением. Сеть наблюдений включает в себя станции и посты наблюдений. Пункт наблюдения – место на водоеме или водотоке, в котором производят комплекс работ для получения данных о качестве воды. В пунктах наблюдений организуют один или несколько створов. Под створом понимают условное поперечное сечение водоема или водотока, в котором производят комплекс работ для получения данных о качестве воды. Пункты наблюдений располагаются с учетом состояния и перспектив использования водоемов. Наблюдение ведут на гидрометрических створах. Перспективным средством для быстрой оценки ситуации в водосборном бассейне и проходящих в нем процессах является дистанционное наблюдение из космоса и математическая обработка полученных данных. Программа экологического мониторинга на основе биометодов наблюдений должна иметь широкое распространение в данной системе, иметь местный характер и поддерживать себя посредством воспроизводства. Чем больше обоснованных мест отбора проб воды на анализ, тем выше степень объективного состояния качества реки. В настоящее время Восточно-Казахстанский центр Гидрометеорологии контролирует 9 водных объектов – 8 рек (Иртыш, Бухтарма, Брекса, Ульба, Тихая, Глубочанка, Красноярка, Уба) и озеро Морколь. Контроль ведут на 30 створах. В черте Павлодарской области река Иртыш контролируется на 5 створах. Наиболее распространенными показателями качества водных объектов являются ПДК вредных веществ. В настоящее время ПДК установлены на 500 и более вредных веществ для водоемов 32 хозяйственно-бытового пользования и для трех веществ в морской воде. В последнее время получает все большее распространение показатель предельно-допустимых сбросов (далее – ПДС), ограничивающий объемы вредных веществ в водоемах, что является реальным средством регулирования качества природных сред. Для сравнения и определения динамики изменения качества поверхностных вод применяют индекс загрязнения воды (далее – ИЗВ), приведенный в таблице 1. Таблица 1 - Характеристика изменения качества поверхностных вод Класс Характеристика качества Величина ИЗВ качества поверхностных вод 1 Очень чистая ИЗВ<0,3 2 Чистая 0,3<ИЗВ<1 3 Умеренно загрязненная 1,0 < ИЗВ<2,5 4 Загрязненная 2,5<ИЗВ<4,0 5 Грязная 4,0<ИЗВ<6,0 6 Очень грязная 6,0<ИЗВ<10 7 Чрезвычайно грязная ИЗВ<10 ИЗВ рассчитывается по формуле: ИЗВ = (Сi / ПДКi)/N где Сi – концентрация i химических веществ в воде; N – количество учитываемых показателей. Качество воды – это характеристика состава и свойств воды, определяющая возможность использования для целей хозпитьевого, культурно-бытового, рыбохозяйственного и технического назначения. В республике Казахстан качество питьевой воды регламентируется ГОСТом 2874-82. Стандарт Казахстана включает в себя 30 обязательных показателей качества питьевой воды. Например, водородный показатель, железо, марганец, ртуть, сульфаты, медь, хлориды, свинец, селен, общая жесткость и т.д. 33 Контрольные вопросы 1. Что является объектом мониторинга поверхностных вод? 2. Какие мероприятия проводятся для оценки состояния экосистемы? 3. Дайте определение понятия «гидрология». 4. Дайте определение понятия «гидрометрия». 5. Что входит в состав наблюдений и измерений? 6. По каким критериям выбирается пункт наблюдения? 7. Дать определение понятия «створ». 8. Роль ПДК и ПДС в показателе качества воды. 9. Дать определение качества воды. 1.6 Наблюдения за загрязнением почв 1.6.1 Мониторинг земельных ресурсов Почва представляет собой верхний слой литосферы, который образуется и развивается в результате совместного воздействия воды, воздуха, климатических факторов и живых организмов Важное свойство почвы – плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. В почве происходят процессы синтеза, биосинтеза и разнообразные химические реакции, она активно участвует в круговороте веществ в природе, поддерживает газовый состав атмосферы. Принято различать земельные и почвенные ресурсы. Земельные ресурсы определяются как территории, части поверхности суши, которые используются или могут использоваться в различных отраслях экономики. Почвенные ресурсы – это ресурсы почвенного покрова определенной территории, рассматриваемой независимо от формы его использования. Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. В твердой части преобладают минеральные вещества. Минералогический состав твердой почвы определяет ее плодородие. Жидкая часть почвы – это активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Газообразная часть – почвенный воздух. Живая его часть состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли черви и т.д.). В результате, как естественных причин, так и хозяйственной деятельности человека происходит деградация почв – постепенное 34 ухудшение свойств почвы, которое выражается в уменьшении гумуса, разрушении структуры и в итоге снижении плодородия. Основные факторы деградации почв: - эрозия почв; - чрезмерный выпас скота; - неправильная агротехника; - загрязнение токсикантами, пестицидами; - кислотные дожди; - орошение, осушение; - вторичное засоление; - открытая разработка полезных ископаемых; - процесс урбанизации. В результате глобального, регионального и локального загрязнения из воздуха и воды, а также при захоронении отходов в почву попадают повышенные количества соединений, содержащих катионы металлов (цинк, медь, железо и т.д.). Это приводит к накоплению тех или иных металлов в тканях растений. В результате полевых исследований дикорастущих форм растений выявлено, что на ожелезненных почвах (Средняя Азия) растут ярко оранжевые тюльпаны, накопление меди дает голубую окраску огонькам Горного Алтая. Одним из наиболее важных показателей антропогенного воздействия на почвы и экосистемы в целом является изменение видового состава и количества беспозвоночных животных. Их изучение проводится на учетных площадках, линейно-радиальных маршрутах, профилях, где делаются прикопки и устанавливаются ловушки. Дождевые черви – постоянные обитатели почвы. Изучение численности и биомассы дождевых червей позволяет понять ход почвообразовательного процесса на исследуемой территории. Сравнительный анализ результатов изучения количества беспозвоночных в течение нескольких лет дает представление об изменении плодородия почв, обеспеченности влагой и кислородом. В основе контроля уровней загрязнения почвенного покрова лежат три основных параметра: 1) размер (площадь) элементарного участка, с которого смешанный почвенный образец, отражающий уровень загрязнения почвы; 2) количество проб, необходимое для составления смешанного почвенного образца; 35 3) ключевой участок – наименьшая геоморфологическая единица ландшафта, в достаточной мере отражающая генезис и свойства почвы. По степени экологической опасности – химические вещества, попадающие в почву делят на три класса. Первый – ртуть, свинец, кадмий, фтор. Второй – кобальт, молибден, медь. Третий – барий, вольфрам, ванадий. Все вредные вещества нормируются. ПДК – предельно-допустимая концентрация в пахотном слое почвы, мг/кг. Рационального использования земель и восстановление почвенно-земельных ресурсов заключается в следующем: 1) соблюдение требований закона о земле и земельного кадастра. Выполнение законодательных требований и нормативов в части использования, отчуждения и восстановления почвенноземельных угодий, включая ответственность за нарушение требований землепользования; 2) возврат в хозяйственный оборот отчужденных земель. Предусматривает устранение нарушений в части незаконного отторжения использования пахотных, луговых, лесных угодий; 3) восстановление плодородия почв. Соблюдение правил севооборота; 4) профилактические почвозащитные мероприятия (лесополосы, аэрация, агротехника и т.д.); 5) предотвращение проявлений техногенной эрозии (засыпка грунтов, карьеров, провальных воронок и других форм рельефа); 6) рекультивация земель, соблюдение норм пастбищеоборота, восстановление неудобных земель. Контрольные вопросы 1. Дать понятие земельных и почвенных ресурсов. 2. Основные факторы деградации почв. 3. О чем говорит изменение видового состава и количества беспозвоночных животных? 4. По каким параметрам проводится контроль загрязнения почвы? 5. Как влияет химический состав почвы на качество земель? 6. Какие вредные вещества нормируются ПДК? 7. Какие мероприятия должны выполняться, чтобы рационально использовать земли? 36 1.6.2 Программа мониторинга загрязнения почв При оценке степени загрязнения почв ввиду чрезвычайно большой трудоемкости стоимости работ не всегда нужна сплошная съемка загрязненных почв. Целесообразнее и экономичнее прослеживать пути их воздушного и водного загрязнения, анализируя объединенные образцы почв, отобранные на так называемых ключевых участках, которые расположены в секторах-радиусах преобладающих воздушных потоков. Ключевой участок – наименьшая геоморфологическая единица ландшафта, в достаточной мере отражающая генезис и свойства почвы. Ключевой участок имеет размер от 1-10 га и более. В пределах ключевого участка выделяют элементарные участки, размеры которых зависят от расстояния до источника загрязнения. В пределах определенного элементарного участка выбирают рабочую (пробную) площадку, с которой отбирают пробы для составления смешанного почвенного образца. Если размер элементарного участка велик, а почвенный покров сложен, то в пределах участка выделяют несколько пробных рабочих площадок (обычно 2 – 3). За рациональный размер пробной площадки принимают площадь около 1 га. При сильном загрязнении вокруг предприятий в направлении господствующих ветров территорию обследуют на расстоянии до 20-30 км. Чтобы глубже понять взаимосвязь между характеристиками почв, природными и хозяйственными условиями проводят предварительное рекогносцировочное обследование местности. В результате рекогносцировочного обследования выделяют основные ландшафтные особенности, общие закономерности пространственных изменений почвенного покрова, главные формы почвообразования и др. Параллельно идет ознакомление с местным фондовым материалом, сбор сведений о климате и микроклимате, погодных условиях последних лет, о статистике заболеваний населения, которые могу быть вызваны повышенным содержанием загрязняющих веществ. Для контроля загрязнения почв техногенными отходами производства отбор проб проводят один раз в 3 года. На территории детских садов, лечебно-профилактических учреждений и зон отдыха уровень загрязнения почв контролируется не реже двух раз в год (весной и осенью). Контроль почв проводится от загрязнений: - пестицидами. Пестициды – химические препараты для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями культурных растений. При 37 систематическом применении пестицидов наблюдается загрязнение окружающей среды, что приводит к уничтожению полезных насекомых, птиц, рыб, зверей, а также отравление людей. Исследование загрязнение почв пестицидами проводится на постоянных и временных постах наблюдений. Постоянные пункты создаются в различных хозяйствах района обследования не менее, чем на 5 лет. На временных пунктах наблюдения контроль за загрязнением почв ядохимикатами осуществляется в течение одного вегетационного периода или года; - отходами промышленного характера. В случае промышленного загрязнения почв тяжелыми металлами их основное накопление локализуется в районе действия источника выбросов на расстоянии от 1 – 10 км и более. Выпадение кислых осадков (SО2;) возможно за сотни километров от источника загрязнения. При добыче, транспортировке, переработке и использовании теряется нефть и нефтепродукты. В результате значительные территории становятся не пригодными для сельскохозяйственного использования. Автотранспорт, авиация, железнодорожный транспорт, коксохимические и нефтеперегонные заводы, нефтепромыслы способствуют загрязнению почвы канцерогенными веществами (полиароматические углеводы). Выбросы автотранспорта обнаруживаются на расстоянии 200 – 500 м от автомагистрали; радиоактивными веществами. Загрязнения почв радиоактивными элементами происходит в результате их выпадений из атмосферы. Радионуклиды с большим периодом полураспада накапливаются в поверхностном слое почвы. Это позволяет определить суммарное значение радиоактивных выпадений из атмосферы за продолжительный период времени. Измерения рекомендуется проводить на высоте 1 м от поверхности и не ближе 2 – 5 м от стен строений. Оценка состояния и прогноз загрязнения почв не могут базироваться только на анализах проб почв. Почва – элемент ландшафта, поэтому ее исследование неотделимо от изучения всех компонентов природного и антропогенного комплекса, всех путей накопления загрязняющих веществ в природных, сельских и городских условиях. Информация о загрязнении почв поступает в лаборатории в виде сопроводительных талонов, а результаты анализа почв – в виде рабочих таблиц. По этим данным составляют справки и обзоры. 38 Контрольные вопросы 1. Что включает в себя программа мониторинга почв? 2. Дать понятие «ключевого участка» для отбора проб. 3. Как часто проводится контроль загрязнения почвы? 4. Рассказать о контроле почв, зараженных пестицидами. 5. Рассказать о контроле почв, зараженных отходами промышленного производства и радиоактивными веществами. 1.6.3 Мониторинг загрязнения снежного покрова Снежный покров является удобным индикатором загрязнения атмосферных осадков, атмосферного воздуха, а также загрязнения воды и почвы в результате таяния снега, так как: - концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на два-три порядка выше, чем в атмосферном воздухе; - отбор проб очень прост и не требует специального оборудования. Одна проба, взятая по всей толщине снежного покрова, дает представительные данные о загрязнении в период от образования устойчивого снежного покрова до момента отбора пробы; - снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загрязнения (сухих и влажных выпадений снега); - снежный покров является эффективным индикатором процессов закисления природных сред. Мониторинг загрязнения снежного покрова позволяет отслеживать загрязнение окружающей среды сульфатами, нитратами, ионами аммония, тяжелыми металлами, полициклическими ароматическими нефтяными углеводородами, хлорорганическими пестицидами и другими веществами. Снежный покров также может быть использован для определения вещественного состава и мощности выбросов предприятий, доли вещества, увлекаемого в дальний и локальный перенос, дистанционных измерений параметров загрязнения местности, в том числе и из космоса. Мониторинг загрязнения снежного покрова осуществляют на базе снегомерной сети, используемой для определения физических параметров снежного покрова (высоты, плотности, влагозапаса). Пробы отбирают снегомером во время проведения плановых снегосъемок в период максимального влагосодержания (влагозапаса) в снеге один раз за зиму. Снегомер врезают на всю толщину снежного покрова до поверхности земли, после чего трубу с керном снега 39 вытаскиваю, поддерживая внизу полиэтиленовой лопаткой. Время пребывания снега в металлическом снегомере должно быть минимальным. Нижняя (режущая) часть снегомера и основание столбик снежного керна должны быть тщательно очищены от частиц грунта. Определение параметров загрязнения проводят путем анализа одной сборной пробы, которая с заданной точностью должна характеризовать среднюю концентрацию загрязняющего вещества на маршруте. Этого достигают отбором нескольких частных проб. Сборная проба имеет объем 2 – 4 литра и состоит из 4 – 6 частных проб, равномерно размещенных на снегомерном маршруте. Первичная обработка проб снега включает их растапливание и фильтрование. Необходимо применять режим быстрого таяния снега без подогрева пробы, если преследуется цель определения параметров загрязняющих веществ. Если необходимо определить загрязнение почв и стоковых вод, применяют режим медленного таяния. Контрольные вопросы 1. Почему снежный покров считается индикатором загрязнения? 2. Какие виды загрязнений отслеживает мониторинг снежного покрова? 3. Методика отбора проб. 4. Что такое частная и средняя пробы? 6. В чем заключается первичная обработка проб снега? 1.7 Мониторинг геологической среды К антропогенным воздействиям на геологическую среду относят: 1) гидродинамические воздействия, связанные с подтоплением территорий, строительным водопонижением и эксплуатацией водозаборов для хоз-питьевого и технического водоснабжения; 2) химические воздействия, связанные с поступлением в геологическую среду, в частности в подземные воды, загрязненных химических и радиоактивных веществ, влияющих на состав и свойства грунтов; 3) тепловое воздействие, связанное с утечкой и инфильтрацией подогретых производственных вод в подземную гидросферу; 40 4) электрические воздействия, связанные с формированием техногенных магнитных и электрических полей, появлением блуждающих токов; 5) вибрационные воздействия на геологическую среду, связанные с динамическими нагрузками от машин и технологического оборудования; 6) воздействие от статических нагрузок зданий, сооружений, связанные с уплотнением грунтов, захватывающие значительные зоны и приводящие к необратимым процессам, т.е. к изменениям геологической среды. На основании анализа воздействия выбирается организация мониторинга экологического состояния геологической среды. Мониторинг геологической среды включает в себя: - контроль и оценку режима динамических свойств грунтов; - контроль температурного режима, плотности и влажности грунтов и грунтовых вод; - контроль уровня грунтовых вод и пьезометрических уровней подземных вод; - контроль химического состава грунтов и подземных вод; - контроль режима пучения грунтов; - контроль загрязняющих веществ в грунтах и грунтовых водах. Измерения смещения земной поверхности сводится к наблюдениям за изменением взаимного расположения ее отдельных точек во времени. Наблюдения за смещением земной поверхности бывают точечные, т.е. наблюдения в одном пункте, створнолинейные – наблюдения ведутся по отдельным точкам, расположенным по отдельным линиям и площадные – наблюдения ведутся по отдельным точкам, связанным между собой на некоторой площади в отдельные фигуры. Основными методами наблюдений являются традиционные методы, применяемые в геодезии. Метод триангуляции, полигонометрии, геодезической засечки и стереограмметрический. Для определения смещений и скоростей движения отдельных элементов геологических систем по глубине устанавливаются специальные реперы. Влажность и плотность являются важнейшими показателями состояния грунтов. Существует ряд методов определения влажности грунтов на основе измерения их электрических свойств: по электропроводности, по величине диэлектрической плотности и по измерению электрической емкости. Измерения показателей состояния грунтов выполняют на специально оборудованных скважинах. Наблюдения за режимом суточного хода температуры производят с 41 помощью датчиков установленных в грунт на глубинах 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0. Измерение суточной температуры по глубинам проводится с интервалом 6 часов. Окружающая среда представляет собой совокупность организованных пространственно-временных структур различного ранга. Техногенные потоки вещества и энергии, поступая в геосистемы по сплошной цепи взаимосвязей, включаются в разные циклы миграции, природные круговороты, подвергаются процессам вторичного рассеивания и аккумуляции в соответствии с ландшафтногеохимическими процессами данной территории. По этой причине мониторинг, ориентированный на экосистемный подход, должен базироваться на законах миграции химических веществ в различных геохимических системах. Для правильной организации мониторинга существенную роль играют процессы образования ландшафта. Для описания ландшафтно-геохимических систем необходимо установить: 1) внутреннюю связь между почвами и различными элементами ландшафта; 2) происхождение биогеоцинозов, т.е. связь между почвами, растительным и животным организмами; 3) закономерности миграции вещества, т.е. связь биогеоцинозов с питающими их водами. Поведение химических соединений в ландшафтах и трансформация техногенных веществ в природной среде определяется физико-химическими особенностями почв, рыхлых отложений и природных вод. Закономерности водной миграции определяются в основном окислительно-восстановительными и щелочно-кислотными процессами. Миграция вещества в природной среде существенно зависит от наличия в ней геохимических барьеров – участков небольшой протяженности, где резко уменьшается интенсивность миграции. Геохимические барьеры подразделяются на механические, физико-химические, биохимические. Механические барьеры это застойные зоны водотоков, водоемов, поверхностных болот. Физикохимические барьеры формируются в результате резкого изменения температурных условий, давления, окислительно-восстановительных реакций. Биохимические – это залежи угля, нефти, газа и т.д. К основным процедурам мониторинга состояния геосистем относят: 1) изучение и картографирование природно-технических геосистем и их компонентов; 42 2) инвентаризацию геосистем. Выбор сети наблюдения и измерения, паспортизацию пикетов, полигонов, створов, профилей, стационарных площадок, пунктов отбора проб; 3) проведение режимных наблюдений: - за состоянием геосистем и их компонентов в приземном слое атмосферы в пределах слоя шероховатости, растительный и животный мир, грунтовые и поверхностные воды; - за динамикой содержания и миграции загрязняющих веществ в различных компонентах ландшафтно-геохимических систем; 5) создание и формирование геоинформационной системы хранения, обработки и анализа оперативной информации о состоянии систем, о миграции компонентов и их перераспределении; 6) прогнозирование и оценка состояния геосистем; 7) доведение информации до потребителя. Методика крупномасштабного ландшафтного картирования предусматривает составление ландшафтных карт гипотез на основе фоновых, инженерно-геологических, гидрогеологических, почвенных, агротехнических карт. Карты позволяют отразить пространственную дифференциацию природных условий и являются базовыми для всего комплекса наблюдений. Контрольные вопросы 1. Перечислите антропогенные воздействия на геологическую среду. 2. Что включает в себя мониторинг геологической среды? 3. На чем основано измерение смещения земной поверхности? 4. Для организации мониторинга какие связи должны прослеживаться? 5. Какие процедуры выполняются для мониторинга состояния геосистем? 1.8 Мониторинг подземных вод Подземные воды являются одним из основных источников питания рек и озер. В земной коре существуют различные по происхождению и условиям залегания, распространению и развитию толщи горных пород, в различной степени насыщенные подземными водами. Горные породы обладают неодинаковой пропускной способностью через себя. Пласты, хорошо проницаемые для воды, образуют водоносные горизонты и комплексы, а слабопроницаемые водоупорные слои и толщи. 43 По условиям залегания подземных вод различают грунтовые воды, подземные напорные, а также воды аэрации. Грунтовыми водами называют подземные воды верхнего яруса первого от поверхности, постоянно действующего водоносного горизонта, залегающего на первом выдержанном по площади водоупорном пласте. Подземные напорные – своеобразный тип подземной воды, которая образуется за счет инфильтрации атмосферных и поверхностных вод, задержанных непроницаемыми или слабопроницаемыми пластами. Артезианские воды или воды аэрации – напорные подземные воды, залегающие между водоупорными пластами в пределах сравнительно крупных геологических структур. Подземные воды на планете составляют 14 % всех пресных вод. Роль подземных вод возрастает в связи с загрязнением поверхностных вод. Система питьевого водоснабжения с использованием подземных вод развивается и в настоящий момент достигла в Бельгии – 90 %, Финляндии 75 %, у нас где-то на уровне 30-35 %. Подземные моря пресной воды обнаружены на всех материках и под всеми пустынями. Однако интенсивное использование пресных подземных вод часто сопровождается непредвиденными осложнениями, вслед за пресной водой на поверхность вдруг устремляется и соленая. Подземные пресные моря – лишь тоненькая пленка на поверхности неисчерпаемого океана, который пропитывает недра земли. Своим вмешательством человек нарушает равновесие между пресными и солеными подземными водами. Последствиями вмешательства человека при использовании подземной воды является проседание грунта, опускание земной поверхности. Ярким примером является Венеция – проседает весь город с его музеями и храмами. Это происходит за счет увеличения населения, интенсивного потребления воды с артезианских скважин и роста промышленности. На территории Казахстана разведано около 700 месторождений подземных вод. Однако 900 населенных пунктов страдают нехваткой пресной воды. Задачи обеспечения крупных территорий местными водными ресурсами рассматриваются комплексно при совместном регулировании поверхностных и подземных вод с учетом их охраны от загрязнения и истощения. Источниками загрязнения подземных вод могут быть: 1) места хранения и транспортировки промышленной продукции и отходов производства; 44 2) места аккумуляции коммунальных и бытовых отходов; 3) сельскохозяйственные или другие угодья, на которых применяются удобрения, пестициды и т.д.; 4) загрязненные участки поверхностных водных объектов, питающих подземные воды; 5) участки фильтрации загрязненных атмосферных осадков; 6) промышленные площадки предприятий, поля фильтрации, буровые скважины. Выделяют микробные и химические загрязнения подземных вод. В подземных водах патогенные бактерии и вирусы довольно длительно сохраняют свою жизнедеятельность. Микробному загрязнению чаще подвергаются грунтовые воды. Загрязнение подземных вод химическими веществами может идти через загрязненные поверхностные воды, которые питают подземные. На промышленных предприятиях для сточных вод используют пруды-накопители, хвостохранилища, золоотвалы и др. В ряде случаев они тоже могут быть источниками загрязнения подземных вод. Например, озеро «Былкылдак», принадлежащее химическому заводу г. Павлодара; озеро-накопитель «Сарымсак» – нефтеперерабатывающего завода в г. Павлодаре. Запасы подземных вод на территории республики размещены неравномерно, наибольшее их количество приходится на Алматинскую, Жамбыльскую, Павлодарскую, Восточно – Казахстанскую, Шымкентскую, Талдыкурганскую области. Основными видами движения подземных вод в горных породах и пластах являются процессы фильтрации и инфильтрации. Фильтрацией называется механическое движение свободной воды под действием градиента напора в порах или трещинах горных пород в условиях их полного заполнения этой водой. Инфильтрацией называют движение свободной воды в условиях неполного насыщения пор и трещин горных пород под действием гидростатического давления и молекулярно-капиллярных сил. Изучение режима подземных вод занимает важное место в комплексе гидрологических и гидрогеологических исследований, так как позволяет количественно охарактеризовать процесс формирования подземных вод и дать прогноз изменения гидрогеологических условий в обстановке естественной или нарушенной хозяйственной деятельностью человека. Под режимом подземных вод понимают процесс, характеризующийся изменением уровня, расхода, гидравлического уклона, скорости, температуры, вязкости, химического и газового состава подземных вод во времени и 45 пространстве. По режиму подземных вод можно определить ряд гидрогеологических параметров: коэффициент фильтрации, водоотдачи, питание водоносных горизонтов, температуру и химический состав, годичные и многолетние амплитуды колебаний уровня поверхностных водотоков и подземных вод. Изучение режима подземных вод важно для обоснования мероприятий по предупреждению и ликвидации засоления, заболачивания орошаемых земель и использования подземных вод. В зоне избыточного увлажнения проводится (с целью прогноза для обоснования) мероприятия по осушению переувлажненных земель. Контроль подземных вод осуществляется через сеть наблюдательных скважин. Сеть наблюдательных скважин размещается с учетом: а) места положения; б) источников загрязнения; в) направлений наиболее реальных путей воздушной и водной миграции загрязнителей; г) места положения объектов потребления воды и гидрологических особенностей. Наблюдательная сеть имеет два уровня: - первый уровень – это специальная сеть наблюдений за источниками подтопления в зоне строгого режима; - второй уровень – региональный включает в себя сеть режимных наблюдений и состоит из наблюдательных скважин, гидрометрических постов на реках, водоемах, ключевых водосбалансированных участков. Если же организуется сеть наблюдений за источниками потребления, то особое внимание уделяют наблюдениям за гидрохимической и радиационной обстановкой на территории хранилищ опасных токсичных отходов. Специальная сеть обязательно согласуется с постами наблюдений за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу и их поступлением на поверхность почв, а также со сбросами сточных вод. Периодичность наблюдений устанавливается для конкретных гидрогеологических условий. Например: для анализа химического состава и уровня подземных вод вокруг накопителей отходов АО «Алюминий Казахстана» оборудована сеть наблюдательных скважин. Контроль состояния подземных вод в районе расположения шламонакопителя ведется по двум скважинам, в районе золоотвала по четырем, в районе ведомственной свалки по одной. Замеры уровня и отбор проб грунтовых вод на содержание токсичных веществ 46 производится три раза в год. Ежеквартально геодезические съемки шламонакопителя и золоотвала. производятся Контрольные вопросы 1. Виды и характеристика подземных вод. 2. Источники загрязнения подземных вод. 3. Рассказать о фильтрации и инфильтрации подземных вод. 4. Рассказать о контроле подземных вод. 1.9 Система управления качеством окружающей среды на предприятии 1.9.1 Организация производственного мониторинга Контроль в области охраны окружающей среды предусматривает наблюдение за состоянием окружающей среды и ее изменениями под влиянием хозяйственной или иной деятельности, проверку выполнения планов и мероприятий по охране и оздоровлению окружающей среды, воспроизводству и рациональному использованию природных ресурсов, нормативов ее качества и экономических требований. В Республике Казахстан осуществляется государственный, производственный и общественный контроль. Производственный мониторинг осуществляется на объектах службой охраны окружающей среды, согласно разработанных планов. Внеплановый контроль осуществляется с целью соблюдения установленных нормативов качества окружающей среды и экономических требований природоохранного законодательства. По результатам производственного мониторинга составляются акты, выдаются предписания и разрабатываются соответствующие мероприятия по устранению нарушений или отклонений от норм качества. При обнаружении сверхлимитных выбросов, сбросов загрязняющих веществ, а также при угрозе возникновения чрезвычайной ситуации техногенного характера, служба охраны природы объекта обязана информировать руководство объекта, далее государственные органы и другие ведомства в установленном порядке для принятия мер. Производственный мониторинг включает в себя: 1) по охране земельных ресурсов: - соблюдение экологических требований к хозяйственной деятельности, отрицательно влияющих на состояние земель; 47 - соблюдение планов графиков по отбору проб почвы и их анализа в соответствии с утвержденными методиками; - соблюдение норм и правил по применению, хранению, транспортировке, обезвреживанию и захоронению средств химизации и биологических веществ; - своевременность и правильность проведения комплекса противоаэрационных мероприятий по восстановлению и сохранению плодородия почв; - обеспечение рекультивации земель, восстановление их плодородия; - снятие и использование плодородного слоя почвы при проведении работ, связанных с нарушением земель; - контроль за выполнением условий, установленных в заключении государственной экологической экспертизы; 2) по охране атмосферного воздуха и радиационной обстановки: - наличие графиков инструментального контроля за соблюдением установленных нормативов выбросов загрязняющих веществ и результаты фактических замеров на соответствие установленных нормативов; - выявление объектов, пущенных в эксплуатацию без экологической экспертизы; - наличие утвержденного в установленном порядке норматива ПДВ и разрешение на выброс; - выполнение мероприятий по снижению выбросов в атмосферу; - наличие очистных установок на источнике загрязнений атмосферы, если это требуется технологией производства и их паспортов, правильность заполнения; - факты загрязнения радионуклидами атмосферного воздуха, земель, водоемов; - условия захоронения радиоактивных отходов; - соблюдение норм технологического регламента; - контроль за выполнением условий, установленных в заключении государственной экологической экспертизой; 3) по охране и использованию водных ресурсов: - ведение учета забора воды и контроля за качеством отводимых сточных вод по установленным формам; - соблюдение соответствия фактического объема забора воды и сброса сточных вод; 48 - работа системы очистных сооружений в соответствии с технологией оборотного водоснабжения и рыбозащитных устройств; - соблюдение степени очистки сточных вод и нормативов, установленных в проекте ПДС; - выполнение водоохранных мероприятий; - контроль за выполнением условий, установленных в заключении государственной экспертизы. Контрольные вопросы 1. Кем осуществляется производственный мониторинг и какую цель он преследует? 2. Что включает в себя мониторинг по охране земельных ресурсов? 3. Что включает в себя мониторинг по охране атмосферного воздуха и радиационной обстановки? 4. Что включает в себя мониторинг по охране и использованию водных ресурсов? 1.9.2 Статистическая отчетность предприятия по природным ресурсам и охране окружающей среды В соответствии с законодательством промышленные предприятия отчитываются о своей деятельности в органах государственной статистики. К разделу «Природные ресурсы и охрана окружающей среды» относятся следующие ежегодные формы государственного статистического наблюдения: - № 18-КС «Сведения об инвестициях в основной капитал, направленных на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». В данной форме отражаются объемы инвестиций (с вводом в действие мощностей), направленных на охрану и рациональное использование различных видов природных ресурсов, строительство предприятий по утилизации, обезвреживанию и захоронению токсичных, промышленных, бытовых и иных отходов, установок для утилизации и переработке отходов производства, а также на организацию заповедников и других природоохранных территорий. В этой форме указаны инвестиции, направленные на природоохранное строительство как за счет всех источников финансирования, так и за счет отдельных источников финансирования; 49 - № 4-ОС «Сведения о текущих затратах на охрану природы, экологических и природоресурсных платежах». Сведения по данной форме представляют юридические лица, их обособленные подразделения независимо от формы собственности, располагающие основными производственными фондами природоохранного назначения, осуществляющие природоохранные мероприятия и плату за природные ресурсы и загрязнение окружающей природной среды. Сведения составляются на основании данных первичного учета фактических затрат. Текущие затраты включают в себя все расходы предприятия по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, осуществляемые за счет собственных или заемных средств предприятия либо средств государственного бюджета. №2-ТП (воздух) «Сведения об охране атмосферного воздуха» Эту форму представляют предприятия и их обособленные подразделения, имеющие стационарные источники загрязнения атмосферного воздуха. Отчет не составляется предприятиями, по которым выбросы загрязняющих веществ в атмосферу: - не превышают установленного норматива ПДВ и составляет в год 100 т и менее; - при отсутствии установленных нормативов ПДВ при выбросах 100 т и менее и не имеющих в составе примесей l и/или ll классов опасности; - при наличии в выбросах из веществ ll класса только окислов азота (в пересчете на диоксид азота) в количестве, не превышающем 50 т в год; Отчет по этой форме включает в себя разделы: - выбросы загрязняющих веществ в атмосферу их очистка и утилизация; - выбросы в атмосферу специфических загрязняющих веществ; - источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу; - выполнение мероприятий по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. №2-ТП (водхоз) «Сведения об использовании воды» Эту форму представляют предприятия всех форм собственности, их филиалы и представительства, осуществляющие водопользование. Отчет по форме включает в себя, характеризующие водопотребление предприятия (объем воды, забранной из природных источников; использованной, потерянной при транспортировке; количественный 50 состав сточных вод; лимиты водоотведения; технологические параметры очистных сооружений и т. д.). Определяется количество воды, забираемой из водных объектов или из других систем водоснабжения, передаваемой другим водопользователям или сбрасываемой в водные объекты, отводимой на поля фильтрации, в накопители. Испарители и т.д., а также используемой в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения. №2-ТП (токсичные отходы) «Об образовании, поступлении, использовании и размещении токсичных отходов производства и потребления». Отчет составляется на основании данных первичного и бухгалтерского учета, либо по материальному балансу. В отчет не вносятся отходы, поступающие в водные объекты, в воздушную среду. Контрольные вопросы 1. На что направляются инвестиции в основной капитал по охране окружающей среды? 2. На что направлены текущие затраты охраны окружающей среды? 3. Какие предприятия не составляют отчеты по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу? 4. По каким разделам представляется отчет по загрязнению атмосферного воздуха? 5. По каким показателям составляется отчет по водопользованию? 6. На основании чего составляется отчет предприятия по токсическим отходам? 1.9.3 Система документации Система документации предприятия по вопросам природопользования и охраны окружающей среды включает в себя многочисленные документы, которые можно условно разделить на семь групп: 1) общие документы: уставные документы и общие сведения о предприятии; организации, осуществляющие контроль за природоохранной деятельностью предприятия; сведения о выпускаемой продукции и технологии; документы на право владения с земельным участком и его план с нанесенными строениями и 51 сооружениями; ситуационная карта-схема микрорайона; технические паспорта на здания и сооружения; техническая документация на основные и вспомогательные производственные процессы и оборудование; 2) организационные документы экологической службы предприятия; 3) документы по результатам проверок предприятия: об устранении нарушений требований законодательства РК; планы мероприятий по устранению нарушений, установленных в актах проверок и предписаниях; отчеты о выполнении предписаний и актов; 4) документы по обеспечению экологической промышленной безопасности: декларация о безопасности промышленного объекта; радиационно-гигиенический паспорт предприятия; сертификаты соответствия продукции работ (услуг); планы мероприятий по предупреждению аварийных выбросов и по ликвидации последствий возможных аварий и катастроф; 5) экологический паспорт предприятия; 6) документы на изъятие природных ресурсов: лицензия и договор на пользование водными объектами лицензия на пользование недрами; документы на право владения или пользования земельным участком; 7) документы по контролю за работой природоохранного оборудования: паспорта ГОУ и очистных сооружений; планы работ по проверке эффективности газоочистного оборудования и по проверке эффективности работы очистных сооружений; инструкции по эксплуатации и обслуживанию очистных сооружений; график планово-предупредительного (текущего) ремонта водных коммуникаций и очистных сооружений; документы по контролю передвижных источников загрязнения атмосферного воздуха. 1.10 Мониторинг радиоактивного загрязнения Воздействие радиации сказывалось на всем протяжении длительной истории формирования жизни на Земле. Установлено, что радиоактивность любой интенсивности влияет на наследственность живых организмов. Нет нижнего предела радиации для живых систем. Радиоактивность это превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц. Следствием этого ядерного распада является ионизирующая радиация в виде потока альфа, бета-частиц, гамма излучений и нейтронов. Самопроизвольный распад атомных ядер подчиняется закону радиоактивного распада. 52 Естественная радиация это космические и природные радионуклиды. Интенсивность космического излучения зависит от ряда факторов: активности солнца, географической широты, высоты над уровнем моря. Радиоактивное загрязнение, связанное с хозяйственной деятельностью человека – это прежде всего загрязнения от испытаний ядерного оружия (в атмосфере проводились до 1963 г.); загрязнения радиоактивными отходами; крупномасштабные радиационные аварии (ЧАЭС, аварии судов с атомными реакторами); захоронение радиоактивных отходов (твердых и жидких) на морском дне, а также в подземном пространстве (штольнях). При проведении мониторинга радиоактивного загрязнения атмосферы используют сборники радиоактивных загрязнений и воздухофильтрующие устройства. Когда не происходит повышенных выбросов радионуклидов в атмосферу, пробы отбирают в течение недели. Если такой выброс произошел, то проводят досрочный изотопный анализ. Для выбора места установки сборников радиоактивных загрязнений и воздухофильтрующих установок проводят измерение радиоактивного заражения местности с помощью радиометров и дозиметров. Почва как продукт выветривания литосферы и ее взаимодействия с атмосферой имеет определенную фоновую радиоактивность. Радионуклиды с большим периодом полураспада накапливаются в поверхностном слое почвы, но в результате миграции способны проникать в глубь почвы. Контроль радиоактивного загрязнения почв проводится методом отбора проб почв с последующим гаммаспектрометрическим анализом в лабораторных условиях. Отбор проб следует проводить на открытых горизонтальных участках с ненарушенной структурой. Толщина отбираемых для радиометрических анализов слоев не должна превышать 2-5 см. Приоритетным направлением по надзору за радиационной безопасностью является санитарный надзор. В соответствии с требованиями закона РК «О радиационной безопасности» № 219-1 от 23.04.1998 г. при отводе земельных участков под строительство, при реконструкции объекта, при приемке в эксплуатации жилья и общественных зданий выполняются замеры радиационного фона и определяются концентрации радона и торона. СЭС выполняются исследования и проводится контроль на содержание радионуклидов в пищевых продуктах, строительных материалах, воде, почве, воздухе, исходных сырьевых материалов для 53 промышленности, ведется учет индивидуальных доз облучения граждан и всего населения. Контролируется объем образования, складирования и захоронения радиоактивных отходов производства. Специалистами санитарных служб ведется контроль за радиационной чистотой металлолома, используемого в промышленности. Научным институтом атомной энергетики проводится изучение последствий многолетних ядерных испытаний на территории бывшего Семипалатинского полигона и сопредельных территорий. Радиационный мониторинг воздушной среды, водных объектов, почвенного покрова, объектов живого мира ведут также территориальные управления охраны окружающей среды (далее – ООС), Министерства ООС и природных ресурсов (далее – ПР) и гидрометеорологическая станция Казахстана. Для характеристики поглощенной энергии единицей массы вещества используется понятие «поглощенная доза». Единица поглощенной дозы в Международной системе единиц (СИ) – Грей (Гр). 1Гр = 1Дж/кг, во внесистемной – рад; 1рад = 0,01 Дж/кг, 1Гр = 100 рад. Для оценки радиационной обстановки на местности, рабочем или жилом помещениях используют экспозиционную дозу облучения – количественная характеристика излучений. В системе СИ единица экспозиционной дозы – кулон на килограмм (Кл/кг). Чаще всего используют внесистемную единицу – рентген (Р), 1Р = 2,58×10-4Кл/кг. Поглощенной дозе 1Рад соответствует экспозиционная доза примерно равная 1Р, (1Рад ~ 1Р). Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, называются мощностью поглощенной и экспозиционной доз (например ГР/с, бэр/с, рад/с, Р/с.). 1 бэр = 1рад/Q (Q – коэффициент качества излучения). Допустимые уровни регламентируются нормами радиационной безопасности (далее – НРБ) – 96: предельно-допустимая доза (далее – ПДД) – 5 бэр в год, для разового аварийного облучения – 25 бэр. Уровень естественного радиоактивного фона лежит в пределах Ф = 10-50 мкР/ч. Обычно Ф=15 мкР/ч. Допустимые уровни загрязнения продуктов питания, воды и воздуха выражаются в Ки/кг или Ки/л. Загрязнения местности измеряется Ки/км. (Кюри (Ки) – число распадов в единицу времени). В Казахстане разработаны НРБ-99. основной принцип нормирования – не превышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения. В решении проблемы защиты населения от воздействия ионизирующих излучений важное место занимают 54 вопросы ограничения загрязнения радионуклидами рабочих поверхностей, кожи, спецодежды, контроль и наблюдение за работой источников радиоактивных излучений. Служба радиационной безопасности контролирует безопасность работы с источниками ионизирующих излучений на предприятиях. Эти службы оснащены необходимыми приборами и оборудованием. Службы выполняют все виды контроля на основании действующих методик, которые постоянно совершенствуются. Важной системой профилактических мероприятий является проведение радиационного контроля. Основные задачи, определяемые национальным законодательством по контролю радиационной обстановки в зависимости от характера проводимых работ следующие: - контроль мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений, потоков бета-частиц, нитронов, корпускулярных излучений на рабочих местах, смежных помещениях и на территории предприятия и наблюдаемой зоны; - контроль за содержанием радиоактивных газов и аэрозолей в воздухе рабочих и других помещений предприятия; - контроль индивидуального облучения в зависимости от характера работ: индивидуальный контроль внешнего облучения, контроль за содержанием радиоактивных веществ в организме или в отдельном критическом органе; - контроль за величиной выброса радиоактивных веществ в атмосферу; - контроль за содержанием радиоактивных веществ в сточных водах, сбрасываемых непосредственно в канализацию; - контроль за сбором, удалением и обезвреживанием радиоактивных твердых и жидких отходов; - контроль уровня загрязнения объектов внешней среды за пределами предприятия. Контрольные вопросы 1. Негативные факторы радиоактивного загрязнения. 2. Источники радиоактивного загрязнения. 3. Мониторинг радиационного загрязнения атмосферного воздуха. 4. Мониторинг радиационного загрязнения почвы. 5. Роль санитарного надзора по радиационной безопасности. 6. Единицы измерения радиоактивного загрязнения. 55 7. Допустимые уровни загрязнения воздуха, продуктов питания и др. 8. Чем занимается служба радиационной безопасности? 1.11 Оценка воздействия на окружающую среду Под воздействием понимается антропогенная деятельность, вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду. Основными показателями, характеризующими уровень антропогенного воздействия являются критические нагрузки – потоки массы загрязнения в единицу времени в объект окружающей среды и критические уровни концентраций загрязняющих веществ – максимальные значения их концентраций, которые не приводят к вредным воздействиям на экосистему в долговременном плане. Целью ОВОС является наложение граничных условий (нормативов) как на само воздействие, так и на факторы среды, отражающие и воздействие, и отклики экосистем. Оценка проводится при возникновении угрозы значительного экологического ущерба и используется для прогноза последствий, а также нахождение способов снижения отрицательных воздействий предприятия на окружающую среду. ОВОС служит для сбора информации, проводится в форме непрерывной оценки и проверки различных экологических сторон по мере разработке мероприятий и планов. В группу, проводящую ОВОС, включаются специалисты всех направлений воздействия производства на окружающую среду (далее – ОС). Экологическое нормирование предполагает учет так называемой предельно допустимой нагрузки на экосистему (далее – ПДЭН) Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонения от нормального состояния системы не превышает естественных изменений. Санитарно-гигиеническое нормирование подразумевает установление безопасных для здоровья населения уровень содержания вредных веществ в объектах окружающей среды. Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов питания основывается на концепции пороговости воздействия. Порог вредного воздействия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций. ПДК – нормативы, устанавливающие концентрации вредные вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых 56 продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека. Для веществ, о действии которых не накоплено информации, могут устанавливаться временно допустимые концентрации (далее – ВДК) – полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования сроком на 2-3 года. Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют качество ОС по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем, но не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность. Требования, предъявляемые к собственно источникам воздействия, отражают научно-технические нормативы. К научно-техническим нормативам относятся нормативы выбросов и сбросов вредных веществ, а также технологические, строительные, градостроительные нормы и правила, содержащие требования по охране окружающей природной среды. Контрольные вопросы 1. Что понимается под словом «воздействие» на ОС? 2. Какие показатели характеризуют уровень антропогенного воздействия? 3. Что является целью оценки воздействия и когда проводится оценка воздействия на ОС? 4. Какая нагрузка на экосистему считается допустимой? 5. Что означает «порог вредного воздействия»? 6. В каком случае устанавливаются временно допустимые концентрации вредных веществ и на какое время? 7. Дайте название нормативов, предъявляемых к источникам воздействия. 1.12 Технические средства мониторинга 1.12.1 Классификация оборудования для измерения и контроля загрязняющих веществ К настоящему времени разработано большое количество разнообразных приборов контроля состояния окружающей среды. Приведенные ниже описания экологических приборов позволит сориентироваться в большом многообразии экологического оборудования. Рассмотрим классификацию оборудования по следующим признакам: 57 а) по видам изучаемой среды: - приборы для измерения концентрации вредных веществ в атмосфере (газоанализаторы различного типа, хроматографы, динамические масс-спектрометры); приборы определения качества воды (фотоэлектрокалориметры, ионометры, рефрактометры); - приборы для исследования состояния почвы и твердых веществ (спектрометры, флуорометры, радиометры); б) по методам получения информации: - химический (реактивы и оборудование стационарных химических лабораторий, так называемая мокрая химия); - физико-химический; - оптический (спектрофотометры, фотоэлектрокалориметры, ионометры); электрохимический (ионометры, кондуктометры, полярографы); хроматографический (жидкостные и газовые хроматографы, и различные хроматографические колонки); - физический; - радиометрический; - электромагнитный; - масс-спектрографический; - шумометрический; в) по условиям применения приборов: - стационарные (приборы атомного и молекулярного спектрального анализа, хроматографы). Это прецизионные приборы, они требуют специальных условий для работы и специальной подготовки обслуживающего персонала; - переносные приборы экологического контроля (приборы экспресс-анализа). Эти приборы (радиометры, нитратомеры, комплекты для качественного анализа воды и почвы) имеют невысокую точность, но вполне применимы для проведения простейших экологических работ; г) по учебно-производственному принципу: - приборы 1-го (учебно-практического уровня) применяются в работе школьных экологических кружков и экспедиций. К ним относятся: дозиметры, нитратомеры, анализатор качества почвы, и другие дешевые приборы; - приборы 2-го (учебно-профессионального) уровня. Эти приборы должны знать выпускники учреждений среднего профессионального образования по специальности «техник - эколог»; 58 - приборы 3-го (профессионального) уровня. Это приборы, применяемые в промышленности, службах Санэпиднадзора и в науке. Эти приборы дорогостоящие – новые, точные, снабженные компьютером (атомный спектрофотометр, статистический массспектрограф и пламенный спектрофотометр), для их обслуживания нужны специально подготовленные кадры. 1.12.2 Средства и методы мониторинга Контактные средства мониторинга. Они предназначены для обнаружения одиночных источников экологической опасности и локальных загрязнений ОС. Они позволяют отбирать пробы природных объектов в конкретных точках местности и производить последующий анализ их в подвижных или стационарных лабораториях. Перспективным направлением совершенствования контактных средств экологического мониторинга является широкое внедрение методов экспресс-анализа без отбора проб. В качестве таких датчиков можно использовать: - переносные аналитические приборы для капиллярного электрофореза, газовой или жидкостной хроматографии, хроматомасспектрометрии и др.; - системы химических сенсоров (преобразователей), которые непрерывно и обратимо регистрируют содержание какого-либо компонента среды; - средства для экспресс – тестов (индикаторные бумаги, полоски, трубки, таблетки, порошки, растворы в ампулах и капельницах, биоиндикаторы и биотесты). В настоящее время в войска и подразделения Министерство Чрезвычайных Ситуаций (далее – МЧС) начинают поступать новые технические средства мониторинга. Среди них укладка эколога, подвижные и стационарные лаборатории, судовые лаборатории. Рассмотрим некоторые из них. Укладка эколога (рисунок 2) предназначена для оснащения экологических служб военных округов, флотов, объединений видов внутренних войск РК отдельных объектов и экологических лабораторий космодромов и полигонов. Ее достоинствами являются небольшие габариты (26х36х106 см) и масса (16,5 кг), модульность конструкции и удобства применения. Модульность конструкции позволяет осуществлять раздельное применение технических средств для отбора и анализа проб почвы, 59 воды, воздуха как в составе укладки, так и в составе подвижных и стационарных лабораторий. В состав укладки входят следующие основные модули: - «ПОЧВА» – для отбора проб почвы (масса около 5,0 кг); - «ВОЗДУХ» – для отбора проб и экспресс-анализа выбросов приоритетных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (масса около 3,0 кг); - «ВОДА» – для отбора, консервации и экспресс-анализа проб воды и донных отложений (масса около 4,5 кг); - «ТЕРМОКОНТЕЙНЕР» – для консервации, охлаждения, транспортировки проб воды и почвы (масса около 3,0 кг). Кроме того, в состав укладки входят планшет со вспомогательными средствами измерения и регистрации и жилет для ношения предметов общего назначения. Рисунок 2 – Укладка эколога Судовая лаборатория «ГВОЗДЬ-К». Для контроля загрязнения водных объектов разработана судовая лаборатория «ГВОЗДЬ-К». Она позволяет производить контроль приповерхностного слоя воды, отбор проб из придонного слоя и донного грунта, а также с любого водного горизонта. В состав судовой лаборатории входят центральная вычислительная система, система спутниковой навигации, комплекс устройств для дистанционного обнаружения пленок нефтепродуктов и измерения их 60 толщины, а также комплект оборудования для проведения гидрохимического анализа. Дистанционные средства мониторинга. Они реализуют такие способы мониторинга, как наблюдение за позиционным районом опасного объекта или территории, где возможно развитие ЧС, и способны достоверно обнаруживать появление и оценивать масштабы отрицательных экологических явлений. Все наземные средства экологического мониторинга имеют ограничения по дальности действия. Контроль и наблюдение с их помощью за состоянием ОС даже на относительно небольших территориях требуют создания дорогостоящей разветвленной сети. От этих недостатков свободны авиационные средства экологического мониторинга, которые дистанционно позволяют получать портретные, графические и математические модели ландшафтов позиционных районов. Портретные модели представлены в основном фотографическими, телевизионными и сканерными изображениями. Графические модели представляют карты, схемы дешифрирования космических снимков, блок-схемы, профили и графики. Применение космических средств для экологического контроля имеют преимущества по сравнению с существующими наземными и авиационными, такие как: оперативность получения глобальной информации с труднодоступных районов, высокая периодичность ее поступления, возможность съемки в различное время суток. Спутники видового наблюдения из космоса обеспечивают получение высокодетальных визуальных изображений подстилающей земной поверхности. В зависимости от физических принципов формирования изображения средства наблюдения подразделяются на: фотографические средства (далее – ФС); оптико-электронные средства (далее – ОЭС); радиолокационные средства (далее – РЛС); инфракрасные средства (далее – ИКС), средства, комбинирующие указанные признаки. Основным достоинством РЛС является всепогодность и возможность наблюдения в любое время дня и ночи, в то время как ФС и ОЭС могут вести наблюдение только в дневное время, т. е. при наличии достаточной освещенности и угле места Солнца, превышающем 5 – 10°С, а также при отсутствии или малой облачности. Изображения, которые доставляются с борта космического аппарата на наземный комплекс обработки информации, подвергаются предварительной технической обработке и последующей тематической обработке; их сущность определяется 61 задачами, поставленными на наблюдение. К числу таких задач следует отнести следующие: - обнаружение очагов лесных пожаров; - обнаружение нефтяных пятен на акваториях, мест разрывов нефтепроводов; - оценку уровня загрязнения подстилающей поверхности; - определение изменений характера растительного покрова; - оценку загрязнений водных ресурсов; - определение наличия облаков антропогенного происхождения; - обнаружение зон затоплений, разливов и т. д. Анализ применения активных орбитальных РЛС показывает, что основными направлениями их использования являются контроль ОС, экологическое картографирование и создание геоинформационных систем. Особое значение приобретают космические средства для экологического контроля загрязнения атмосферы, так как оно представляет собой не только прямую угрозу здоровью людей, но и оказывает весьма существенное влияние на климат всей планеты. Тепловой баланс Земли в значительной степени зависит от отражательной способности ее атмосферы, которая возрастает, с увеличением концентрации аэрозолей. Это явление приводит к тому, что все большая часть солнечной энергии не достигает земной поверхности, отражаясь от атмосферы в космическое пространство. Еще более существенное воздействие на тепловой баланс Земли и соответственно на ее климат оказывает повышение в атмосфере концентрации диоксида углерода, оксида углерода, а также других, газообразных и пылевых продуктов, порожденных деятельностью человека. Относительно просто реализуются пассивные методы, которые можно разбить на три основные группы: - методы измерения прозрачности атмосферы для прямого излучения Солнца, Луны, звезд; - методы измерения отраженного и рассеянного земной поверхностью и атмосферой излучения; - методы измерения уходящего теплового излучения; - минимальный размер объекта наблюдения, который способен устойчиво обнаружить оператор-дешифровщик. Активные спектрально-оптические методы дистанционного мониторинга атмосферы основаны на использовании процессов поглощения рассеяния и флуоресценции, возникающих при 62 прохождении излучения искусственного источника (лампы или лазера) через атмосферу. Лазерная система с импульсным источником излучения (лидар) широко используется для зондирования облаков и аэрозолей как в тропосфере, так и в стратосфере. Лидары применяются для экологического мониторинга дымовых шлейфов и аэрозольных дымок, исследования пограничного слоя атмосферы, в которых аэрозоль играет роль трассера, исследования переноса радиации и физики облаков, мониторинга вулканических эффектов в стратосфере. Спутниковые измерения являются в перспективе наиболее эффективным средством для осуществления наблюдения за распространением загрязнений от естественных и антропогенных источников, включая и загрязнения атмосферы в результате эксплуатации ракетно-космической техники (далее – РКТ). В процессе функционирования РКТ, а также в случае экологических войн и аварий на некоторых военных объектах в атмосфере околоземном космическом пространстве образуются техногенные аномалии – газопылевая среда. Большой интерес в аспекте заблаговременного обнаружения источников чрезвычайной ситуации (далее – ЧС) вызывает работа российских ученых, связанная с дистанционным воздействием на исследуемый объект пучками ускоренных заряженных частиц (например, дейтронов) и измерением параметров вторичного излучения. Последующая компьютерная обработка позволяет определять состав вещества и структуру контролируемого объекта. Состав вещества, например, определяется в считанные минуты с точностью до миллионной доли процента по каждому входящему в него элементу. При этом объект может быть удален на десятки и даже на сотни метров в воздухе, а в космосе – на сто и более километров. С помощью этой аппаратуры, которая может размещаться в автомобилях, самолетах и на спутниках, можно контролировать ядерные объекты и даже стихийные бедствия. Так, измерение возмущений геомагнитного поля – предвестников землетрясения за двое-трое суток предупредит о приближении стихийного бедствия. При этом отклонение от эпицентра составит около 100 км. Контрольные вопросы 1. По каким признакам классифицируется оборудование для измерения и контроля загрязняющих веществ? 63 2. Чем отличаются приборы 1-го и 3-го уровней? 3. Какие приборы используют для экспресс-анализа без отбора проб? 4. Для чего предназначена «укладка эколога»? 5. Что входит в состав укладки эколога? 6. Рассказать о судовой лаборатории. 7. В чем преимущество дистанционных средств мониторинга? 8. Какие задачи решаются после обработки информации, полученной с борта космического аппарата? 9. Рассказать о пассивном методе исследования. 10. Рассказать о спектрально-оптических методах дистанционного мониторинга. 1.13 Прогнозирование загрязнения окружающей природной среды Прогнозирование состояния окружающей природной среды должно основываться на результатах исследований: - закономерностей природных процессов; - распространения и миграции загрязняющих веществ; - превращений загрязняющих веществ и влияние их на состояние биосферы; - реакций различных организмов на изменения состояния биосферы. Прогнозы состояния ОС делятся на долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные. Особенность прогнозирования состояния ОС в том, что прогноз дают не на конкретный промежуток времени, а на конкретную ситуацию, которая может возникнуть в будущем. На достоверность прогноза существенное влияние оказывает метод прогнозирования. Методы прогнозирования: 1) метод экспертных оценок. В основе метода лежит система получения и специализированной обработки прогностических оценок объекта мониторинга путем целенаправленного опроса высококвалифицированных специалистов-экспертов в узких областях науки, техники и производства; 2) методы экстраполяции применяют для составления краткосрочных прогнозов. Данные методы применимы в том случае, когда развитие ситуации в течение длительного времени происходит без значительных скачкообразных изменений; 64 3) методы моделирования применяются для составления самых разнообразных прогнозов. Существуют методы физического и математического моделирования. При создании прогностической модели требуется выполнение условий: - выявление факторов, имеющих существенное значение для предсказания будущего состояния ОС; - выявление формы взаимодействия; - разработка алгоритма и программы. Глобальные прогнозы загрязнения построены с помощью методов математического моделирования. Какой бы сложной не была модель, она всегда упрощает объект, поэтому методы математического моделирования используют для прогнозирования состояния отдельных компонентов среды. При прогнозировании нужно учитывать, что в любых реальных природных процессах присутствуют три составляющие: - детерминированная, которая поддается точному расчету на период, достаточный для целей прогнозирования; - вероятностная, которая выявляется в процессе изучения прогнозируемого объекта или явления, причем точность предсказания зависит от успешного выявления закономерностей развития процесса; - случайная, которая при современном уровне развития науки не поддается предсказанию. В подавляющем числе случаев при прогнозировании состояния окружающей среды приходится сталкиваться с вероятностными и случайными составляющими процесса развития, что сказывается на качестве прогнозов. При составлении прогнозов приходится сталкиваться как с естественными, так и социально-экономическими процессами. Их точный совместный учет, а тем более прогнозирование представляют чрезвычайно сложную методологическую задачу. Из этого следует, что необходимо совершенствовать существующие методы прогнозирования, усложнять модели, а также уточнять прогнозы. Контрольные вопросы 1. На чем основывается прогнозирование загрязнения ОС? 2. Перечислите методы прогнозирования и дайте характеристику каждому из них. 3. Какие составляющие прогноза нужно учитывать? 4. Что влияет на составление прогноза? 65 1.14 Международное сотрудничество в программе экологического мониторинга Природа не признает государственных и административных границ, и усилия одного или нескольких государств не могут предотвратить экологического кризиса и дать ощутимых результатов в данной области. К основным международно-правовым источникам в области охраны окружающей среды относятся международные конвенции, договоры, соглашения, резолюции и документы международных организаций. Еще в 1948 году во всеобщей декларации о правах человека, принятой Генеральной Ассамблеей ООН, говорилось об отрицательном воздействие ОС на организм человека. В 1962 году принята резолюция «Экономическое развитие и ООС» Данная резолюция выделяла три основных положения: - целостное рассмотрение совокупности окружающей среды; - термин «охрана природы» заменен в более широкий термин «ООС»; - концепция органического сочетания интересов охраны природы и экономического развития. Впервые в 1972 году принципы международного экологического сотрудничества были обобщены в Декларации Стокгольмской конференции ООН по проблемам ОС. Сегодня сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды (далее – ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 году на Первом межправительственном совещании по мониторингу). Первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия. Составной частью ГСМОС является программа, посвященная водным проблемам – ГСМОС «Вода», с центром в Канаде. В этой программе принимают участие четыре специализированных учреждения ООН: - Программа ООН по ОС ЮНЕП. - Всемирная организация здравоохранения (далее – ВОЗ). - ВМО. - Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (далее – ЮНЕСКО). В 1980 году Генеральная Ассамблея ООН принимает резолюцию «Об исторической ответственности государств за 66 сохранение природы Земли для нынешних и будущих поколений». Резолюция призывает все государства и народы предпринять конкретные меры по сокращению вооружений и разработке мероприятий по охране окружающей среды. Процесс совершенствования правовых норм, регулирующих охрану окружающей среды, выходит на новый уровень в 90-х годах. С учетом рекомендаций и принципов, изложенных в документах Конференции ООН по окружающей среде и развитию (РИО-деЖанейро, 1992 г.), решений Комиссии ООН по устойчивому развитию, более 20 странами мира приняты национальные программы по окружающей среде и развитию. В этих программах отражены основные рекомендации и принципы документов. В принятой конференцией ООН «Повестке дня на XXl век» намечена стратегия мирового сообщества на будущее – сохранение окружающей среды и здоровой экономики для всех народов мира. Назрела необходимость создания единого международного Координирующего Органа, который успешно заменил бы существующие ныне. 67 2 Промышленная санитария, гигиена, токсикология Основной задачей дисциплины «Промышленная санитария, гигиена, токсикология» является изучение студентами влияния окружающей среды на здоровье человека и его трудоспособность, а также средств и способов, направленных на повышение сопротивляемости организма к возможным неблагоприятным воздействиям ОС. Гигиена – наука изучающая влияние факторов ОС на здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни, разрабатывающая нормативы и требования условий жизнедеятельности. Изучением изменения функционального состояния организма человека под влиянием производственной деятельности занимается физиология и гигиена труда Санитария – совокупность практических мероприятий, направленных на осуществление санитарно-гигиенических норм и правил. Токсикология – наука, изучающая повреждающий организм, свойства химических веществ и соединений. 2.1 Содержание и значение санитарии и токсикологии Цель изучения – закрепить понятия по теме и знать влияние факторов окружающей среды на здоровье человека. 2.1.1 Факторы, формирующие здоровье населения. Гигиеническая наука среди факторов, формирующих здоровье населения, выделяет: - наследственные т.е. генетически обусловленные факторы, формирующие наследственные заболевания – гемофилию, дальтонизм, альбинизм и др.; - эндемические - обусловленные особенностями местности, приводящие к возникновению эндемических заболеваний (кариес зубов, эндемический зоб, молибденовый рахит и т.д.); - природно-климатические – характерные для климатических зон, вызывающие рост простудных заболеваний в зоне холодного климата и кожных заболеваний в зоне жаркого климата; - эпидемиологические – характерные особенности для конкретной местности или региона (возникновение природноочаговых инфекций); - профессиональные – факторы производственного процесса (могут вызвать профессиональные заболевания); 68 - психо-эмоциональные – обусловлены воздействием на человека экстремальных ситуаций: стихийных бедствий, аварий и других стрессов; - социальные – питание, образ жизни, уровень медицинского обслуживания, материальное благополучие; - экологические – факторы, обусловленные определенными параметрами окружающей среды (солнечной радиации, атмосферного воздуха, погоды, климата, воды и почвы). Стабильность этих естественных природных факторов определяет жизнь человека, прямо или косвенно воздействует на его здоровье. 2.1.2 Влияние загрязнения среды обитания на здоровье населения. Загрязнение окружающей среды – это любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, а также потоки энергии и информации. Практически человек в конфликте с природой создал особую среду своего обитания, своей жизнедеятельности – техносферу В настоящий период среда обитания характеризуется механическими, физическими, химическими, биологическими факторами загрязнения, влияющими непосредственно на здоровье человека. Так загрязнение атмосферного воздуха выбросами предприятий оказывает вредное воздействие в виде ухудшения здоровья и работоспособности, способствует ухудшению условий жизни населения. В связи с этим возрастает частота хронических неспецифических заболеваний бронхиальной системы, становятся более тяжелыми сердечнососудистые заболевания. 2.1.3 Адаптация организма к загрязнению среды Изменения окружающей среды в результате промышленных выбросов, рассматриваемые в эволюционном аспекте, неминуемо приводит к изменению живых существ, включая человека. И наоборот, живые существа, создавая огромное количество органических веществ, постепенно «переделывают» неживую природу. В обычных условиях организму человека необходимо адаптироваться к целому комплексу природно-климатических и социально производственных факторов. Цена адаптации зависит от дозы воздействующего фактора и индивидуальных особенностей организма [4, с. 37–44; 2, с.7–36]. 69 Контрольные вопросы 1. Дайте определение понятиям «Промышленная санитария», «Гигиена», «Токсикология». 2. Какие факторы формируют здоровье населения? 3. Раскройте значение природно-климатических факторов среды обитания. 4. Расскажите значение эпидемиологических и эндемических факторов. 5. Раскройте значение социальных факторов, формирующих здоровье населения. 6. Расскажите о факторах профессиональных, психоэмоциональных. 7. Расскажите о влиянии загрязнения среды обитания на здоровье населения. 8. Каковы механизмы адаптации организма к изменяющимся условиям. 9. Какие факторы усиливают энергетику и устойчивость организма к среде обитания? 2.2 Правовые и организационные основы Государственного надзора в Республике Казахстан Цель изучения – усвоить задачи и функции органов СЭС, а также их взаимосвязь с органами служб охраны природы, гидрометеорологической службой и водоканала. 2.2.1 Государственный санитарный надзор и его взаимодействие с органами Охраны природы и Гидрометеорологической службой Государственный санитарный надзор в Республике Казахстан осуществляется СЭС Министерства здравоохранения. Основной задачей Государственного надзора в Казахстане является осуществление контроля за проведение санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемических мероприятий, направленных на предупреждение загрязнения внешней среды, на оздоровление условий труда, обучения, быта и отдыха населения и проведения мероприятий, направленных на предупреждение и снижение заболеваемости. Законодательство Республики Казахстан о санитарноэпидемиологическом благополучии населения основывается на Конституции Республики Казахстан. В 2002 году на основании которой 70 в РК вышел закон за № 361-11 «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» [4, с. 200–203, с. 315–317]. Контрольные вопросы 1. Какова структура управления органов СЭС? 2. Основные положения закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения». 3. Какие задачи осуществляет служба СЭС? 4. Основные функции службы СЭС. 5. Роль органов СЭС в сотрудничестве с контролирующими органами управления ООС, со службами Гидромет и Водоканал. . 2.3 Санитарная охрана атмосферного воздуха Цель изучения – знать химический состав воздуха, причины его изменения и мероприятия, направленные на его улучшение. Уметь рассчитывать выбросы вредных веществ в атмосферу. 2.3.1 Атмосферный воздух как внешняя среда Значение атмосферного воздуха в жизни человека чрезвычайно многогранно. Прежде всего, человеку нужен воздух как постоянный источник кислорода, необходимого для окислительных процессов и сохранения жизни. Состояние воздушной среды в значительной степени определяет количество и качество солнечной радиации на поверхности Земли. Воздух представляет собой смесь газов кислорода, азота, углекислого газа, целого ряда инертных. Физические свойства воздушной среды определяются ее электрическим состоянием, барометрическим давлением, подвижностью, влажностью и температурой воздуха. Изменения химического состава и физических свойств атмосферного воздуха приводят к нарушению здоровья людей, оказывают комплексное влияние на терморегуляцию в организме человека. Нормальная жизнедеятельность и высокая работоспособность человека сохраняется в том случае, если тепловое равновесие достигается без напряжения терморегуляции. Отдача же тепла организмом зависит от условий микроклимата. Климат является важным компонентом окружающей природной среды, так как оказывает большое влияние на организм человека, структуру и уровень заболеваемости, хозяйственную деятельность и санитарные условия жизни людей [4, с. 26–37]. 71 Контрольные вопросы 1. Значение воздуха в жизни человека. 2. Дайте характеристику химического состава воздушной среды и его изменения в связи с деятельностью человека. 3. Физические свойства воздуха. 4. Комплексное влияние физических свойств воздуха на терморегуляцию человека. 5. Дайте определения понятиям «Погода», «Климат». 6. Климатообразующие факторы. 2.3.2 Качественные и количественные изменения атмосферных загрязнений в связи с научно-техническим прогрессом Ежегодно в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенопроизводных и других соединений. Источники загрязнения атмосферы Земли могут иметь естественную и искусственную природу. К естественным источникам загрязнения атмосферы относятся: пыльные бури, вулканическая деятельность, лесные пожары, выветривание, разложение организмов. К искусственным источникам загрязнения относятся: промышленные предприятия, транспорт, теплоэлектростанции, сельское хозяйство. Значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях различна, в зависимости от уровня научно-технического прогресса. От климатических условий, степени благоустройства населенных мест и других социально- экономических факторов. Сложившаяся ситуация с высокими уровнями загрязнения атмосферного воздуха и неудовлетворительным решением вопросов по его оздоровлению продолжает оказывать вредное воздействие на состояние здоровья населения. Среди атмосферных загрязнителей, действующих на сердечнососудистую и респираторную системы, наиболее опасными считаются оксид углерода и диоксид азота Основными загрязнителями воздушного бассейна городов, в частности Алматы, являются оксиды азота, угарный газ, содержащиеся в выхлопных газах и альдегиды. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60 % по СО и 50 % по N2О от общего загрязнения атмосферы этими газами. Индекс загрязнения 11,7 - 12. Общее количество машин в городе Алматы – 160 тыс., из них 90 % работают на карбюраторных двигателях. В результате сгорания 1 кг бензина в двигателях внутреннего сгорания выделяется 72 5 × 10-7 кг оксид углерода, и 4 × 10-8 кг оксида азота. Средний расход бензина 10 л в сутки, его плотность 750 г/л [4, с. 21–26]. Контрольные вопросы 1. Как подразделяются источники загрязнения атмосферного воздуха? 2. Какие источники загрязнения относятся к естественным? 3. Какие источники загрязнения искусственного порядка? 4. Антропогенные источники загрязнения. 2.3.3 Изменение газового состава атмосферы и его последствия. Влияние загрязненного атмосферного воздуха на здоровье и бытовые условия человека Основными причинами изменения газового состава атмосферы является поступление в атмосферный воздух так называемых малых примесей. Некоторые из малых примесей имеют чисто антропогенное происхождение (фреоны). Другие малые примеси бывают как природные, так и антропогенные (углекислый газ, окись углерода, водяной пар, гидроксил, молекулярный водород, метан, окислы азота, хлористый водород, хлорсодержащие вещества и др.). Изменение газового состава атмосферы определяет ряд изменений на планете – образование озоновых дыр, парникового эффекта, токсических туманов, кислотных дождей. Вредное воздействие атмосферных загрязнений на здоровье по времени проявления эффекта можно разделить на две основные группы: - острое действие, когда эффект наступает непосредственно за периодом возрастания концентраций атмосферных загрязнений до критических величин; - хроническое действие, являющееся результатом длительного влияния атмосферных загрязнений малой интенсивности [4, с.75–90]. Контрольные вопросы 1. В чем заключается опасность озоновых дыр для всей биосферы и для здоровья человека в частности? 2. Действие парникового эффекта на биосферу в целом. 3. Кислотные дожди и их влияние на среду обитания. 4. Возникновение токсичных туманов и их действие на здоровье человека. 73 5. Особенности воздействия загрязненного воздуха на здоровье населения. 6. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на санитарно бытовые условия. 2.4 Гигиена воды и водоснабжения Практическое занятие проводится в виде семинара. Для этого студентам необходимо подготовиться по вопросам, приведенным ниже [4, с.90–102]. Цель изучения – знать гигиенические требования к качеству воды, проводимый контроль за качеством воды. Тема рассчитана на самостоятельную подготовку этого материала по литературе [4, с.90–102]. Вопросы для подготовки 1. Вода как фактор биосферы и необходимое условие существования жизни. 2. Химический состав воды и его значение. 3. Гигиенические требования к качеству воды и источникам водоснабжения. 4. Санитарно-лабораторный контроль за качеством воды. 5. Методы улучшения качества питьевой воды. 6. Загрязнение поверхностных вод и его последствия. 7. Загрязнения подземных вод и его последствия 8. Роль воды в передачи эндемических, инфекционных и паразитарных заболеваний. 9. Санитарные правила и нормы «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». 10. Факторы самоочищения водоемов. 11. Экологические и гигиенические проблемы гидросферы. 2.5 Санитарная охрана водоемов Цель изучения – знать документы, где отражены цели и задачи охраны водоемов, методы очистки сточных вод. Согласно «Положению о государственной СЭС РК» для поддержания водозаборных объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, для предотвращения загрязнения и истощения поверхностных вод, а также среды обитания объектов живого и растительного мира устанавливаются санитарные зоны. Зоны санитарной охраны организуются в составе трех поясов. 74 Тема рассчитана на самостоятельную материала по литературе [4, с.56–61]. подготовку этого Вопросы для подготовки 1. Какова цель охраны водоемов? 2. Каковы задачи охраны водоемов? 3. Нормативная база охраны водоемов. 4. Что собой представляют зоны первого пояса охраны водоемов? 5. Что собой представляют зоны второго пояса охраны водоемов? 6. Что собой представляют зоны третьего пояса охраны водоемов. 7. Границы санитарных зон для подземных источников. 2.6 Основные принципы и приемы обеззараживания промышленных сточных вод Наиболее выраженному антропогенному воздействию подвергаются поверхностные водоемы в результате сбросов сточных вод предприятий. По происхождению сточные воды подразделяются на несколько групп: - хозяйственно-бытовые; - промышленные; - поверхностный сток предприятий и населенных мест; - сельскохозяйственные; - рудничные и шахтные воды. Каждая группа имеет свой специфический состав, в котором преобладает определенная ассоциация загрязняющих веществ. Системой защиты водной среды от загрязнений является очистка сточных вод. Очистка сточных вод – это обработка с целью разрушения или удаления из них определенных веществ, препятствующих отведениям этих вод в водоемы в соответствии с нормативными требованиями. Методы очистки сточных вод делят на две группы: деструктивные и регенерационные. В связи с большим разнообразием состава и свойств сточных вод для их очистки применяют следующие способы: механический, физикохимический, химический, биологический и термический [4, с. 265–286]. 75 Контрольные вопросы 1. Что представляют собой сточные воды и как они подразделяются? 2. Для чего необходимо проводить очистку сточных вод? 3. Деструктивные методы очистки сточных вод. 4. Регенерационные методы очистки сточных вод. 5. Способы очистки сточных вод. 2.7 Эпидемиологическое значение загрязнения почвы Цель изучения – знать опасности загрязнения почвы, проводимые мероприятия по уменьшению загрязнения почвы. Уметь рассчитывать уровни химического загрязнения. 2.7.1 Санитарное состояние почвы и условия жизни населения Почва как объект охраны и контроля за ее состоянием имеет ряд особенностей по сравнению с другими объектами окружающей среды. Это прежде всего связано с ее малой подвижностью и в силу данного обстоятельства отсутствием снижения за счет разбавления, характерного для атмосферы и водных объектов. Загрязнение и связанная с ним деградация почвы обусловлена двумя факторами: денатурацией почвы за счет атмосферного переноса токсикантов и за счет локальных источников загрязнения. На состояние почв оказывает влияние: - добыча минерального сырья; - эрозия почв под влиянием природных факторов (воды и ветра); - распашка и культивация лесов, чрезмерное использование лугов для выпаса скота, вырубка лесных массивов; - промышленное освоение земель; - отчуждение земель (дороги, линии электропередач и т.д.); - неправильная эксплуатация очистных сооружений, полей орошения, биопрудов, отстойников и промышленных свалок. Однако наибольшую опасность для здоровья человека представляет химическое загрязнение почвы. Источники загрязнения почвы могут быть стационарными и передвижными (автотранспорт). В результате деятельности предприятий теплоэнергетики, нефтехимические, металлургические почва загрязняется свинцом, мышьяком, кадмием, фтором, ртутью и другими токсичными веществами. Существенное загрязнение почвы может происходить за счет нерационального использования минеральных удобрений и пестицидов. 76 Накопленные химические вещества в почве нарушают процессы самоочищения почвы. Изменяется состав почвы, снижается ее плодородие. Загрязнение почвы способствует возникновению эндемических заболеваний населения. В настоящее время изучены такие эндемические заболевания, как флюороз, кариес зубов, заболевание эндокринной системы. Почва имеет большое эпидемиологическое значение, так как в ней длительное время сохраняют жизнеспособность и передаются человеку многие возбудители инфекционных заболеваний (рисунок 3) [4, с. 45–62, 101–102]. Зоонозные инфекции Кишечные инфекции Брюшной тиф и другие сальмонеллезы дизентерия Особо опасные инфекции Заболевания, в механизме передачи которых участвует почва Туберкулез Вирусные инфекции Полиомиелит, Гепатит А Чума, холера Пылевые инфекции Сибирская язва,бруцеллез Гельминтозы Вызванные спорообразующими микроорганизмами Аскаридоз, трихоцефалез, биогельмитины Газовая гангрена, столбняк, ботулизм Рисунок 3 – Инфекционные заболевания, в механизме передачи которых участвует почва 77 Контрольные вопросы 1. Источники загрязнения почвы. 2. Почему добыча минерального сырья влияет на состояние почв? 3. За счет каких факторов происходит потеря сельскохозяйственных угодий? 4. Какими вредными веществами происходит загрязнение почв и почему? 5. Какое значение имеет автотранспорт в загрязнении почв? 6. Какую опасность представляет загрязнение почвы для здоровья человека? 7. Как попадают в почву возбудители инфекционных заболеваний? 8. Какие инфекционные заболевания могут распространяться посредством почвы? 9. Какие необходимо принять меры по оздоровлению почвы? 2.7.2 Состав почвы и методы его определения Площадь территорий, покрытых почвенным покровом, составляет около 10 % от площади материков планеты. Почва – верхний слой литосферы. Механический состав почвы – песок, супесь, легкий суглинок, тяжелый суглинок, глина. Механический состав влияет на инфильтрацию, водоудерживающую способность, ионообменную емкость, аэрацию почвы и ее обрабатываемость. Почва состоит из следующих составных частей – твердой, жидкой, газообразной и живой. Важное значение принадлежит почве в качестве накопителя атмосферных осадков и обеспечения регулирования водного баланса. Почвенные микроорганизмы играют большую роль в процессах самоочищения почвы. Плодородие почвы зависит от состава почвы и наличия в ней гумуса. Гумус – остаток органического вещества после потребления детрита растениями. Почва постоянно испытывает на себе воздействие климата и погоды, флоры и фауны, а также антропогенных нагрузок. Большое санитарно-гигиеническое и эпидемиологическое значение имеет самоочищение почвы. Самоочищение – это сложный многоступенчатый процесс преобразования органических веществ, происходит их нитрификация и минерализация. Особенно важна роль почвы в нейтрализации микроорганизмов. 78 Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв является ПДК или ориентировочно допустимая концентрация (далее – ОДК) химических веществ в почве. Предметом санитарногигиенической оценки являются: - показатели химического состава почвы (содержание в ней микро и макро элементов, а также солей); - способность почвы к самоочищению; - эпидемиологическая роль почвы. Для оценки уровня химического загрязнения применяют: - коэффициент концентрации химического вещества (Кс), представляющий отношения фактического содержания определяемого вещества в почве сi в (мг/кг) к региональному (сфi): Кс = сi / cфi - суммарный показатель загрязнения (Z c), равный сумме химических элементов загрязнителей, выраженный формулой: Zс = ∑ (Ксi +…+ Ксп ) – (n – 1) где n – число определяемых суммируемых веществ; К – коэффициент первого и последующих компонентов загрязнения. Загрязнение почвы неизбежно ведет к деградации среды обитания; - оценка санитарного состояния почвы по санитарнохимическим показателям проводится с использование санитарного числа (С). Санитарное число – это отношение количества почвенного белкового (гумусового) азота (А) в мг на 100 г абсолютно сухой почвы к количеству органического азота (В) в аналогичных единицах: С = А/В Оценка санитарного состояния почвы по этому показателю проводится в соответствии с санитарными правилами Санитарно эпидемиологические требования к качеству почвы [4, с. 60–62]. 79 Контрольные вопросы 1. Что представляет собой почва? Каков ее состав? 2. Из каких частей состоит почва? 3. Какую роль для почвы играют микроорганизмы? 4. Как определяется плодородие почвы? 5. Роль воды для почвы. 6. Самоочищение почвы. 7. Санитарно-гигиеническое значение почвы. 8. Основной критерий и показатели гигиенической оценки загрязнения почв. 9. Что такое санитарное число и как оно определяется? 10. К какой категории загрязнения почв вы отнесете территорию павлодарской области в целом? 2.8 Гигиена жилых и общественных зданий Цель изучения – знать негативные факторы жилых и общественных зданий и средства их улучшения. 2.8.1 Гигиенические требования к микроклимату жилых помещений. Средства улучшения микроклимата помещений Микроклимат представляет собой комплекс физических факторов, оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его тепловое состояние, самочувствие, работоспособность и здоровье. Показателями микроклимата являются температура воздуха, влажность, скорость движения воздуха, тепловое излучение от внутренних поверхностей помещения. Микроклимат подразделяется на комфортный и дискомфортный (нагревающий или охлаждающий). При нормировании микроклимата учитывают сезонные изменения физиологических функций организма. Благоприятные условия микроклимата обеспечиваются системами отопления и вентиляции, устройствами кондиционирования воздуха, правильной ориентацией окон по сторонам света [4, с. 250–261]. Контрольные вопросы 1. Дайте определение понятию микроклимата. 2. Субъективная и объективная оценка микроклимата. 3. Нормирование микроклимата помещений. 4. Средства улучшения микроклимата. 80 5. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования жилых и общественных помещений. 6. Гигиенические требования к естественному и искусственному освещению различных помещений. 7. Основные источники искусственного освещения. 8. Светильники и виды светильников. 2.8.2 Факторы внутригородской среды, оказывающие неблагоприятные воздействие на человека и их профилактика На городскую среду и здоровье населения оказывает негативное, комплексное воздействие целый ряд неблагоприятных факторов: социальных, психоэмоциональных, химических, биологических и физических. Тема рассчитана на самостоятельную подготовку этого материала по литературе [4, с. 287–306]. Вопросы для подготовки 1. Социально и психоэмоциональные факторы. 2. Химические факторы. 3. Биологические факторы. 4. Физические факторы. 2.9 Гигиена планировки населенных мест Цель изучения – знать особенности застройки городов и акклиматизацию в них человека. Возможность акклиматизации человека определяется не только механизмами физиологического приспособления организма к новому климату, но и различными социально-экономическими и гигиеническими условиями. К ним относятся наличие оптимальной для данного климата застройки населенных мест, планировки и благоустройства жилых, производственных и других помещений [4, с. 37; 2, с. 88–112]. Вопросы для подготовки 1. Особенности застройки городов в условиях холодного климата. 2. Какие особенности учитываются при застройке в условиях жаркого климата. 3. Особенности акклиматизации в условиях холодного и жаркого климата. 81 2.9.1 Гигиенические основы выбора территории Цель изучения – знать зоны территории населенных пунктов и различие городских и сельских территорий. Зонирование территории населенного пункта Важным принципом градостроительства является зонирование территории по функциональному признаку. Это создает наиболее благоприятные условия для жизни и быта населения, его производственной деятельности, организации отдыха, а также удобства транспортной связи. Выделяют следующие функциональные зоны: - селитебная зона; - промышленная; - коммунально-складская; - зоны внешнего транспорта. Тема рассчитана на самостоятельную подготовку этого материала по литературе [4, с. 241–246]. Вопросы для подготовки 1. Для какой цели проводится зонирование территории населенных мест? 2. Особенности застройки селитебной зоны. 3. Застройка промышленной зоны и ее особенность. 4. Коммунально-складская зона и ее размещение. 5. Как располагаются зоны внешнего транспорта? Особенности планировки и застройки сельских населенных пунктов Индустриализация и механизация сельского хозяйства, перевод животноводства и птицеводства на промышленную основу сближает сельские населенные пункты с малыми городами, а следовательно в основу планировки сельских пунктов положено деление территории на жилую и промышленную с учетом природных факторов [4, с. 249–250]. 2.10 Производственные яды Цель изучения – знать промышленные яды, их действие на организм человека и мероприятия, исключающие отравление ядами. Яд – химический компонент среды обитания, поступающий в количестве, не соответствующим врожденным или приобретенным свойствам организма, и поэтому не совместимый с его жизнью. 82 Все или почти все химические вещества, встречающиеся в процессе трудовой деятельности человека, и оказывающие вредное воздействие на работающих людей в случае несоблюдения правил безопасности и гигиены труда, являются промышленными ядами. Степень и характер нарушения нормальной деятельности организма зависит от концентрации вещества, продолжительности воздействия и от токсичности свойств самого вещества. Значительное количество ядов действует на нервную систему. К ним относится сероводород. Сероводород – бесцветный газ с запахом тухлых яиц, который ощущается при очень малых концентрациях. При больших концентрациях запах сероводорода не чувствуется, так как он вызывает паралич окончаний обонятельного нерва, что увеличивает опасность отравления. ПДК – 10 мг/м3. Есть группа промышленных ядов, которые действуют на печень, вызывая перерождение тканей и воспаление печени. К ним относятся четыреххлористый углерод, дихлорэтан, фосфор, бромбензол и т.д. Большая группа ядов действует на кровь и органы кроветворения. Это окись углерода, нитро, нитрозо и аминосоединения ароматического ряда, препятствующие переносу кислорода из легких. Свинец, бензол, толуол нарушают кроветворение, отчего уменьшается количество красных телец в организме. Группа ферментных ядов – мышьяк и его соединения, синильная кислота, тяжелые металлы, ртуть, фосфорорганические соединения. Они связывают жизненно важные биологические катализаторы организма – ферменты и тем самым вызывают нарушения его функций. Большое количество веществ относится к раздражающим ядам. Они действуют преимущественно на верхние дыхательные пути – хлор, аммиак, кислоты, щелочи и т.д. В промышленности применяются вещества, обладающие канцерогенными свойствами т.е. способностью вызывать злокачественные опухали. К ним относятся каменноугольные смолы, бензопирен, ртуть [2, с. 214–220]. 83 Контрольные вопросы 1. Что такое яд? 2. Классификация ядов по токсичности. 3. Классификация ядов по действию на организм человека. 4. Расскажите о свойствах сероводорода, метилового спирта и их действия на организм. 5. Расскажите о свойствах окиси углерода и его действии на организм. 6. Свойства и действие на организм свинца, ртути, синильной кислоты. 7. Свойства и действие на организм хлора, аммиака. 8. Адаптация к ядам – что это означает? 9. Какие меры должны быть предприняты на предприятиях, чтобы исключить отравления промышленными ядами. 2.11 Превращение вредных веществ в организме человека Цель изучения – знать пути выведения ядов из организма методы детоксикации. 2.11.1 Распределение, превращение и выведение ядов из организма В производственных условиях токсические вещества поступают в организм человека через дыхательные пути, кожу, а также через желудочно-кишечный тракт. Пути поступления веществ в организм зависят от их агрегатного состояния. Токсическое действие веществ, их судьба в организме зависят от физических характеристик и химической активности. Почти все неорганические и многие органические вещества длительно задерживаются в организме, накапливаясь в различных органах и тканях. Выделение поступивших в организм токсичных веществ происходит различными путями – через легкие, желудочно кишечный тракт, почки, кожу. Циркуляция, превращение и выведение токсичных веществ отражают совокупность явлений, происходящих с ядом в организме, и определяют токсикинетику процессов детоксикации. Промышленные яды в зависимости от их свойств и условий воздействия могут вызывать развитие острых и хронических интоксикаций [4, с. 322–328]. 84 Контрольные вопросы 1. Пути поступление токсичных и вредных веществ в организм. 2. От каких факторов зависит действие вредных веществ в организме? 3. Какие вещества способны накапливаться в организме и в каких органах? 4. Выделение поступивших в организм токсичных веществ. 5. Острые отравления. 6. Хронические отравления и профессиональные заболевания. 7. Пороговость вредного действия химических веществ. 8. Основные меры профилактики при работе с вредными веществами. 2.11.2 Методы детоксикации Детоксикация – это процесс обезвреживания ядов и ускорения их выделения из организма. Различные методы детоксикации способствуют освобождению желудка и кишечника от еще невсосавшегося в кровь яда, а также освобождению крови и тканей организма от находящихся в них токсического вещества и его метаболитов. Освобождение организма от ядов производится усилением определенных естественных физиологических процессов (вызывание рвоты, промывания желудка, очищение кишок, форсированный диурез, гипервентиляция); искусственной детоксикацией (гемодиализ, перитональный диализ, гемосорбция, обменное переливание крови); методом антидотной терапии. Студенты специальности безопасность жизнедеятельности должны знать принципы вышеуказанных мероприятий и процедур [2, с. 234–238]. 2.12 Понятие о микроорганизмах. Распространение микробов в природе Цель изучения – знать положительную и отрицательную роль микроорганизмов. По данной теме студенты готовятся самостоятельно по литературе [4, с. 174–178, 218–238]. Вопросы для подготовки 1. Влияние условий внешней среды на микроорганизмы. 2. Положительная роль микроорганизмов в природе. 85 3. Варианты поступления «чужеродных веществ» в организм человека через «пищевые цепи». 4. Пищевые отравления микробной природы. Микотоксины. 5. Инфекционные, паразитарные заболевания. 2.13 Основы токсикометрии Цель изучения – знать дозы и концентрацию ядов и их негативные действия на организм. Количественной оценкой токсичности и опасности ядов занимается раздел токсикологии - токсикометрия. Токсикометрия химических соединений включает большой диапазон исследований и оценок, обязательными среди которых является установление смертельных и пороговых доз в остром опыте, и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожнораздражающего, сенсибилизирующего, хронического воздействия на организм для пороговых концентраций. Неблагоприятный эффект воздействия различных доз и концентраций может проявляться в форме гибели организма или его функциональных изменений. В первом случае говорят о летальных дозах/концентрациях (далее – ЛД/ЛК), во втором – пороговых дозах/концентрациях (далее – ПД/ПК). По виду токсического действия химические вещества подразделяются по характеру их токсического действия на организм. Таблица 1 – Токсикологическая классификация ядов Общий характер токсического Характерный представитель воздействия Нервно-паралитическое Хлорофос, карбофос, никотин, анабазин, БОВ Кожно-резорбтивное Дихлорэтан, БОВ, мышьяк и его соединения, ртуть. Общетоксическое Синильная кислота, угарный газ, БОВ, алкоголь Удушающее Фосген, дифосген, БОВ, оксиды азота Слезоточивое и раздражающее Хлорпикрин, кислоты, щелочи Психотропное Наркотики, атропин Яды классифицируются также по «Избирательной токсичности» и по специфике биологического последствия отравления организма [2, с. 218–224; 232–240]. 86 Контрольные вопросы 1. Дайте определение понятию «Токсикометрия». 2. Параметры токсикометрии и их значение. 3. Классификация вредных веществ по виду токсического действия. 4. Общий характер токсического воздействия на организм человека, в чем он проявляется? 5. Классификация вредных веществ по «избирательной токсичности». 6. В чем проявляется мутагенное действия вредных веществ? 7. Какие факторы влияют на токсичность химических соединений. 8. Что такое кумуляция вредных веществ? 9. Виды кумуляции и их характеристика. 2.14 Диагностика отравлений и оказание доврачебной помощи Целью изучения является усвоение практических навыков оказания доврачебной помощи при отравлениях, ожогах, при поражении электрическим током. Студенты на занятии должны имитировать состояние пораженного и на основе этого поставить диагноз. Показать практические навыки оказания доврачебной помощи. Для этого необходимо изучить теоретический материал по рекомендуемой литературе [4], ответив на контрольные вопросы. Задача оказания первой помощи пострадавшему до прибытия медработников заключается в принятии необходимых мер на месте происшествия, в неприспособленных условиях. Умение быстро и правильно остановить кровотечение, своевременно восстановить угасающее дыхание и сердечную деятельность нередко спасает жизнь пострадавшим [5]. Контрольные вопросы 1. Отравления. Признаки отравления. 2. Первая помощь при отравлении ядохимикатами, грибами, кислотами, снотворными препаратами. 3. Оказание первой помощи при ожогах. 4. Оказание первой помощи при поражении электрическим током. 87 2.15 Рациональная организация трудового процесса Цель изучения – уметь рационально организовать трудовой процесс. Изучить основы психического здоровья человека Студент должен самостоятельно подготовиться по теме занятия и отвечать на вопросы преподавателя. 2.15.1 Режим труда и отдыха. Роль производственной гимнастики Правильное чередование труда и отдыха уменьшает степень утомления, повышает работоспособность. Высокая работоспособность сохраняется при систематических упражнениях и тренировке. В трудовой деятельности человека также должны быть соблюдены требования эргономики и дизайну. Наилучшей сменой для поддержания работоспособности на необходимом уровне является дневная смена. В любой смене обязательно необходимы перерывы для отдыха, приема пищи и производственной гимнастики [2, с. 73–82]. Контрольные вопросы 1. Что входит в понятие режим труда и отдыха. 2. Какие режимы труда характеры для производств различного направления деятельности. Привести примеры. 3. Виды отдыха. Оптимальное время и его использования для поднятия работоспособности. 4. Требования эргономики и дизайна. 5. Роль гимнастики на производстве. 2.15.2 Физические и психофизиологические факторы среды Психическое состояние человека – это устойчивая структурная организация всех компонентов психики, которая влияет на активное взаимодействие человека с внешней средой в каждый текущий момент конкретной ситуации. Психические состояния отличаются разнообразием и временным характером, определяют особенности психической деятельности в тот или иной момент времени и могут оказывать положительное или негативное воздействие. Подготовить ответы на контрольные вопросы по литературе [2, с. 82–87]. 88 Контрольные вопросы 1. Что относится к физическим факторам среды. 2. Влияние физических факторов на организм человека. 3. Основные направления в психологии труда. 4. Внимание, эмоция, память – дайте определение этим понятиям. 5. Методы психологии труда. 6. Психология профессионального отбора. 7. В чем заключается организация трудового процесса с точки зрения психологии? 8. Психологический анализ профессии. 89 Литература 1 Голицин А. Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды : Учебник / А. Н. Голицин. – М. : Издательство Оникс, 2007. – 336 с. 2 Занько Н. Г. Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности. – М. : Академия, 2004. – 288 с. 3 Матюхина З. П. Основы физиологии питания, гигиены и санитарии. – М. : АСАДЕМА, 2003. – 179 с. 4 Пивоваров Ю. П. Гигиена и основы экологии человека. – М. : Академия, 2008. – 522 с. 5 Раздорожный А. А. Охрана труда и производственная безопасность. – М. : Экзамен, 2005. – 512 с. 6 Справочное пособие. Производственная санитария. – М. : Металлургия, 1969. – 577 с. 7 Тихонова И. О., Тарасов В. В., Кручинина Н. Е. Мониторинг атмосферного воздуха : учеб. пособие. – М. : ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 128 с. 8 Тулебаев К. Оценка гигиенических рисков в промышленных регионах Казахстана. – Алматы : Искандер, 2004. – 255 с. 9 Хотунцев Ю. П. Экология и экологическая безопасность. – М. : Владос, 2001. – 320 с. 10 Шмарова И. Н. Основные понятия, принципы и система экологического мониторинга. – Алматы : Атамекен, 2002. – 139 с. 11 Ярошевский Д. А. Санитарная техника городов. – М. : Стройиздат, 1990. – 321 с. 90 91
