АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ
Группа №23. Экология. Урок №17
Тема урока: Экологический мониторинг
Цель занятия
Образовательная: рассмотреть виды и способы экологического мониторинга;
Развивающая: развить аналитические способности, умение делать собственные выводы.
Воспитательная: воспитывать экологическую культуру, чувство патриотизма и ответственность за судьбу природы.
Изучение нового материала
Импактный мониторинг
Наблюдения осуществляется на стационарных постах.
Региональный мониторинг
Региональный мониторинг дает возможность стыковать данные импактного и глобального фонового мониторинга, а также позволяет выявить основные пути распространения загрязняющих веществ на большие расстояния.
Глобальный мониторинг
Рост выбросов вредных веществ в атмосферу в результате процессов индустриализации и урбанизации ведет к увеличению содержания примесей на значительном расстоянии от источников загрязнения и глобальным изменением в составе атмосферы, приводит к изменению климата.
Всемирной метеорологической организацией (ВМО) в 60-е годы была создана мировая сеть станций мониторинга фонового загрязнения атмосферы (БАПМоН). Ее цель состояла в получении информации о фоновых уровнях концентрации атмосферных составляющих долгопериодных изменениях, которых можно судить о человеческой деятельности.
Нарастающая острота проблемы загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе привела к созданию в 70-е годы комитета ООН по окружающей среде (UNEP), которым было принято решение о создании Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС), предназначенной для наблюдения за фоновым состоянием биосферы в целом.
|
|
|
Станции фонового мониторинга атмосферы (станции БАПМоН) ответственны за проведение наблюдений и своевременную отправку полученных первичных данных в курирующие их управления по гидрометериологии (УГМ) и Главную геофизическую обсерваторию (ГГО) им. А. И. Воейкова
Общегосударственная система наблюдения и контроля атмосферного воздуха (ОГСНКа)
ОГСНКа осуществляет наблюдение и контроль за уровнем загрязнения окружающей среды по физическим, химическим и гидробиологическим (для водной среды) характеристикам с целью выявления оценки уровня загрязненности и его изменений в пространстве и времени, выявления источников загрязнения, а также оценки эффективности мероприятий по защите от загрязнения.
ОГСНКа состоит из двух уровней мониторинга:
1) импактный мониторинг;
2)региональный мониторинг, включая фоновый.
В России существует сеть станций, которая ведет наблюдения за содержанием загрязняющих веществ в атмосфере. Эти станции расположены в 253 городах, в среднем по 2 станции на город. Наблюдениями охвачено до 2/3 городского населения.
|
|
|
В основу системы наблюдений положены: регулярность, единство программы наблюдений, репрезентативность положения стационарного поста. Обработка данных производится в ГГО им. А.И. Воейкова в Санкт-Петербурге. Обычно на каждом посту измеряется до 8 загрязняющих веществ, но, учитывая, что каждый промышленный центр имеет свою экологическую специфику и набор 3В, возможно измерение до 80 компонентов.
Классификация станций наблюдения.
Станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ)
После выбора района учитывается имеющиеся на данной территории источники загрязнения.
При наличии крупных локальных источников(административно-промышленных центров с населением более 500 тыс.человек) расстояние до наблюдательного полигона(СКФМ) должно составлять не менее 100 км.
СКФМ - включает стационарный наблюдательный полигон и химическую лабораторию.
Наблюдательный полигон составляют пробоотборные площадки, гидропосты и в ряде случаев наблюдательные скважины. На полигоне выполняется отбор проб атмосферного воздуха, атмосферных осадков, вод, почв, растительности, а также проводятся гидрометеорологические и геофизические измерения.
|
|
|
Химическая лаборатория станции располагается на расстоянии не ближе 500 м от опорной площадки.
- в лаборатории проводятся обработка и анализ той части пробы, которая не подлежит пересылке в региональную лабораторию: содержание в атмосферном воздухе взвешенных частиц(пыли) сульфатов,SO2, измерения РИ, электропроводность, концентрации анионов и катионов.
Программа наблюдений
На станциях КФМ проводится комплексное изучение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосистем. Программа наблюдений на СКФМ включает систематические измерения содержания загрязняющих веществ одновременно во всех средах.
В атмосферном воздухе подлежат измерению среднесуточные концентрации: взвешенных веществ, озона, оксидов С, N, диоксида серы, сульфитов, 3,4-бенз(а)пирена, ДДТ и др. хлорорганических соединений, Sb,Hg,Mg,Cd, показателя аэрозольной мутности атмосферы.
Метеорологические наблюдения включают наблюдения за: температурой и влажностью воздуха, скоростью и направлению ветра, атмосф. давлением, облачностью (количеством, формой, высотой): солнечным сиянием, атмосферными явлениями (туман, метели, грозы), атмосферными осадками(количеством, интенсивностью), снежным покровом (высотой, содержанием влаги), температура почвы(на поверхности, в глубине),состоянием поверхности почвы, радиацией(прямой, рассеянной, суммарной и отраженной), радиационным балансом, градиентами температуры, влажности и скорости ветра на высоте 0,5 -10 м, градиентами температуры, влажности почвы на глубине 0-20 см, тепловым балансом.
|
|
|
Станции фонового мониторинга атмосферы.
(БАПМОН) - ответственный за проведение наблюдений и своевременную отправку полученных результатов в курирующие их управление по гидрометеорологии (УГМ) и Главную геофизическую обсерваторию (ГТО) им. А. И. Воейкова.
Станции БАПМоН - подразделяются на три категории:
- базовые
- региональные
-континентальные
Базовые станции следует располагать в наиболее чистых местах, в горах, на изолированных островах. Основной задачей базовых станций является контроль за глобальным фоновым уровнем загрязнения атмосферы, не испытывающей влияния никаких локальных источников.
Региональные станции должны находиться в с/х местности, не менее чем в 40 км. oт крупных источников загрязнения.
Их целью является обнаружение в районе станции долгопериодных колебаний атмосферных составляющих, обусловленных изменениями в использовании земли и другими антропогенными изменениями.
Континентальные станции охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые могли бы повлиять на локальные уровни загрязнения.
Программа наблюдений.
В обязательную программу наблюдений на базовых станциях БАМПоН включены наблюдения за содержанием диоксида серы, аэрозольной мутностью атмосферы, радиацией, взвешенными аэрозольными частицами, хим.составом осадков, вод.
На региональных станциях программа наблюдений включает измерение атмосферной мутности, концентрации взвешенных аэрозольных частиц, определение хим.состава атмосферных осадков.
Программа наблюдений на фоновых станциях разных категорий может быть расширена за счет увеличения числа определяемых в атмосфере газов, в частности малых газовых компонентов, объемная концентрация которых менее 1%, которые, преобразуясь в атмосфере, могут превратиться в аэрозольные частицы.
Любые наблюдения по программе фонового мониторинга должны сопровождаться комплексом обязательных метеорологических наблюдений: видимости, атмосферных явлений, температуры, влажности воздуха, направления и скорости ветра, давления атмосферы
По мнению экспертов ООН, пять загрязняющих атмосферу веществ, подлежащих контролю располагаются в следующем порядке: SO2, O3, NO, Pb, CO2 .
Состав атмосферного воздуха
Роль атмосферного воздуха в формировании планетарных процессов настолько велика, что он был первым объектом систематических наблюдений, проводимых после Стокгольмской конференции по ОС (1972 г.), в рамках системы глобального мониторинга (ГСМОС/СЕМS). Именно ГСМОС позволяет получать информацию об изменениях климата и об опасностях, связанных с нарушением функции “озонового” экрана, закономерностях функционирования биогеоценозов и т.д. Как на региональном так и на локальном уровнях необходимо систематическое наблюдение за загрязнением воздушной среды.
Давно осознано влияние качества атмосферного воздуха на здоровье и благополучие человека. Действительно, количество воздуха, проходящего в сутки через легкие человека без всякой предварительной очистки, составляет 13-15 килограммов, что в 6-7 раз превышает количество потребляемой пищи.
Смесь газов, составляющих атмосферу, называют воздухом, который состоит из:
- азот - 78,084%(по объему)
- кислород - 28,946%
- аргон - 0,934%
- диоксид углерода - 0,033%
- неон (Nе) - 18,18*10-4
- гелий (Не) - 5,24*10-4
- метан (СН4) - 1,3*10-4
- криптон (Кr) - 1,14*10-4
- водород (Н2) - 0,5*10-4
- оксид азота (N2 О) - 0,35*10-4
- ксенон (Хе) - 0,087*10-4
- озон (О3) - 0,07*10-4
Кроме того в атмосфере всегда присутствуют взвешенные твердые и жидкие частицы как природного происхождения: морская соль - 15000 т/год, пыление почв - 750 т/год, вулканическая деятельность - 50 т/год, лесные пожары - 35 т/год, метеориты - 1 т/год.
Радиус аэрозольных частиц менее 1 мкм. Более крупные частицы - пыль.
Несмотря на свои малые размеры и невысокие концентрации аэрозольные частицы играют важную роль в формировании климата и тех рисков здоровью населения, которые всегда сопровождают человеческую деятельность. Особенно опасны радиоактивные аэрозоли. Многие реакции, в том числе и фотохимические, протекают с участием аэрозольных частиц, поверхность которых выступает как каталитическая.
Вода в атмосфере.
Процентное содержание водяного пара в воздухе колеблется от 0 до 4% объема. Но пары воды участвуют в протекании многих химических реакций в атмосфере и являются основным источником радикалов - обуславливают трансформацию многих органических и неорганических веществ в атмосфере. Наличие паров воды - обязательное условие образования атмосферных смогов. Кроме того, вода влияет на правильность пробоотбора, так и на правильность проведения ряда анализов.
Природные органические вещества.
Наличие животной и растительной жизни на Земле - причина присутствия в атмосфере небольших по количеству, но важных органических веществ.
Так, метан - ответственен за климатические изменения, благодаря своему парниковому эффекту. Концентрация метана в атмосфере подвержена сезонным колебаниям. Максимум - весна, осень, минимум - зима, лето. Высокое содержание метана более 5*10-4% (по объему) обнаружено в воздухе под нефтяными, газовыми, каменоугольными провинциями, под сейсмически и тектонически активными районами. Самые низкие концентрации - в воздухе высокогорных районов.
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ
По данным, из густонаселенных промышленных районов Европы, включая Европейскую территорию России, в атмосферу выбрасывается около 30 млн. т серы, т. е. 60 млн. т двуокиси серы. Связь между суммарными выбросами и концентрацией вредных веществ в атмосфере городов обычно слабая. Глобальные антропогенные выбросы двуокиси серы, двуокиси азота и окиси углерода соотносятся между собой как 1:0,27:2,7
Под качеством атмосферного воздуха понимаютсовокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.
Нормативами качества воздуха определены допустимые пределы содержания вредных веществ как в производственной (предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных производств научно-исследовательских институтов и т.п.), так и в селитебной зоне (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений) населенных пунктов. Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом 17.2.1.03-84.
Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз) — концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.
Как следует из определения, ПДКрз представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества на взрослую работоспособную часть населения в течение периода времени, установленного трудовым законодательством. Совершенно недопустимо сравнивать уровни загрязнения селитебной зоны с установленными ПДКрз, а также говорить о ПДК в воздухе вообще, не уточняя, о каком нормативе идет речь.
Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКмр) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека.
При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия, сумма их концентраций не должна превышать 1 при расчете по формуле:С1ПДК1+С2 ПДК2+СnПДКn<1
где С1, С2, ... Сn — фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе; ПДК1, ПДК2, ... ПДКn — предельно допустимые концентрации тех же веществ.
Например, эффектом суммации обладают:
Аммиак, сероводород, формальдегид
Оксиды азота (II) и (IV) (NO и NO2), мазутная зола, диоксид серы
Оксид азота(IV), гексен, диоксид серы, монооксид углерода
Оксид азота (IV) и диоксид серы
Ацетон, акролеин, фталевый ангидрид
Аэрозоли оксида ванадия (V) и диоксид серы
1. Методы отбора полной пробы воздуха.
Пробы воздуха можно отбирать в пластиковые мешки или в жесткие контейнеры. В качестве материала для таких мешков обычно используют фторопласт, лавсан и др.полимеры. Мешки непригодны для сбора и хранения реакционноспособных газов(окислители, соединения серы или оксида азота). Находят широкое применение для отбора паров органических соединений.
Преимущества использования мешков - малая масса и легко транспортируются.
Жесткие контейнеры, их как правило, изготавливают из стекла, коррозионостойкой стали или алюминия. Для отбора пробы воздух заканчивают в ваккумированный контейнер или прокачивают, вытесняя воздух, находящийся внутри сосуда. Воздух, содержащийся в контейнере, должен быть вытеснен анализируемым воздухом для этого через контейнер продувают окружающий воздух в количестве в 10-20 превышающем его объем, затем герметизируют.
1.2. Криогенные методы.
Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда необходимо отобрать для анализа значительные количества углеродсодержащих материалов. Обычно поток воздуха при пониженной температуре пропускают через ловушки. Известно большое количество охлаждающих растворов, позволяющих получить температуру в ловушке до -1960С(жидкий азот). Часто используют жидкий кислород и жидкий аргон. Органические соединения, сконцентрированные направляют для качественного и количественного анализа методом газовой хромотографии.
1.3. Методы абсорбции.
Метод отбора проб основанный на растворении газообразных веществ в жидкой среде. Поток воздуха диспергирует в поглощающей среде через стеклянную трубку с пористой насадкой, которая введена в жидкую фазу на определенную глубину. Используется для отбора проб диоксидов серы, азота, альдегидов, СО. При использовании этого метода необходимо контролировать эффективность улавливания, потери абсорбирующего раствора в р-те испарения, разложение веществ - загрязнений, содержащихся в отобранной пробе.
1.4. Методы адсорбции.
Данные методы отбора проб предусматривают пропускание потока воздуха через слой древесного угля, молекулярные сита или другие адсорбенты, которые способны задерживать газообразные загрязнения, последние удаляют из сорбента при нагревании или экстракцией растворителем.
Трудности: 1.возникает как на стадии адсорбции, так и при десорбции. Водяной пар, содержащийся в атмосфере, приводит к дезактивации многих адсорбентов, изменение эффективности улавливания.
2.проблемы, связанные с выделением загрязняющих веществ из самого твердого адсорбента.
Биологические наблюдения в мониторинге атмосферного воздуха
Поскольку растения в целом обладают относительно высокой чувствительностью к воздействию некоторых загрязняющих веществ, их можно использовать в качестве индикаторов для выявления загрязнения и определения его уровня, а также при осуществлении мониторинга состояния загрязнения атмосферы. Если растения способны накапливать загрязняющие вещества без изменения их химического состава за счет процессов метаболизма, и если эти аккумулированные вещества могут быть легко идентифицированы в образцах растения , то такие виды растений можно использовать как накопители загрязняющих веществ.
Использование растений чрезвычайно удобно для определения уровня, а иногда и состава загрязняющих веществ, что дает возможность осуществлять мониторинг эффектов воздействия загрязняющих веществ.
Основной проблемой использования растений-биоиндикаторов для мониторинга воздействий загрязнения является оценка эффекта одновременного воздействия на растения нескольких загрязняющих веществ, находящихся в воздухе.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!