Лекция 1 История науки. Предмет экологии. Направления экологии. Подходы и методы экологии

Удушающее действие (токсический отек легких)
Оксиды азота, ОВ
Слезоточивое и раздражающее действие
(раздражение наружных слизистых оболочек)
Пары крепких кислот и щелочей, хлорпикрин, ОВ
Психотическое действие
(нарушение психической активности, сознания)
Наркотики, атропин
Для оценки токсичности веществ проводятся опыты на животных с последующей экстраполяцие экспериментальных данных на человека. Количество вредного вещества, поступившего в организм, отнесенного к массе тела (мг/кг), называется дозой. Количество веществ, отнесенных к единице объема или массы воздуха (мг/м
3
), воды (мг/л), или почвы (мг/г), называется концентрацией.
Смертельные дозы и концентрации называются соответственно летальными дозами ЛД (DL) или летальными концентрациями ЛК (CL) (лат. letalis –
смертельный).
В качестве показателей токсичности пользуются среднесмертельные дозы и концентрации: DL
50
, CL
50
– это показатели абсолютной токсичности. Среднесмертельная концентрация вещества в воздухе CL
50
– это концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при 2 –
4-часовом ингаляционном воздействии (мг/м
3
); среднесмертельная доза при введении в желудок (мг/кг), обозначается как DL
ж
50
, среднесмертельная доза при нанесении на кожу DL
к
50
В зависимости от степени токсичности ядовитых веществ выделяют 4 класса опасности: 1. - чрезвычайно токсичные, 2. - высокотоксичные, 3. - умеренно токсичные и 4. - малотоксичные. Эффект токсического действия различных веществ зависит от количества, попавшего в организм вещества, его физических свойств, длителтьности поступления, химизма взаимодействия с биологическими средами (кровью, ферментами). Кроме того, эффект зависит от пола, возраста, индивидуальной чувствительности, путей поступления и выведения, распределения в организме, а также метеорологических условий и других сопутствующих факторов окружающей среды.
Опасность вещества – это вероятность возникновения неблагоприятных для здоровья эффектов в реальных условиях производства или применении химических соединений.
Воздействуя на организм, вредные вещества вызывают острые и хронические заболевания: острые возникают после однократного воздействия и могут привести к смертельному исходу, хронические развиваются в результате систематического воздействия доз, не приводящих к острому отравлению.
Нормирование загрязняющих веществ в воздухе
Для каждого вредного вещества в воздухе устанавливают нормативы:
ПДК в воздухе рабочей зоны (ПДК
р.з.
) – концентрация, которая при работе не более 41 часа в неделю в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний у работающих и их потомства.

ПДК в атмосферном воздухе населенного пункта (ПДК
а.в.
) – это предельная концентрация, которая на протяжении всей жизни человека не должна оказывать на него вредного воздействия, включая отдаленные последствия на окружающую среду в целом.
Максимальные разовые (ПДК
м.р.
) и среднесуточные (ПДК
сс
).
Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах
Качество природных вод регламентируется
Правилами охраны поверхностных вод от 1.01.91 г. Качество морских вод – СанПиН №4631-88.
Выделяют 3 вида водопользования:
I.
Хозяйственно- питьевого - использование водных объектов или их участков в качестве источника хозпитьевого назначения
II.
культурно-бытовое – для купания, занятий спортом и отдыха.
III.
Рыбхозяйственного делятся на 3 категории: высшая – место расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб, промысловых, охранные хозяйства для искусственнго разведения и выращивания рыб; первая - для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода; вторая – для других рыбохозяйственных целей.
ПДК природных вод – концентрация индивидуального вещества в воде, при превышении которой она непригодна для установленного вида водопользования. При концентрации вещества равной или меньше ПДК вода безвредна.
Нормируются следующие параметры:
- содержание плавающих и взвешенных примесей;
- запах, вкус, окраска, температура;
-
БПК;
-
ПДК ядовитых, вредных веществ;
- количество бактерий.
Вредные и ядовитые вещества нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности. Для водоемов питьевого и культурно-бытового назначения вредные вещества нормируются по 3 ЛПВ: общесанитарный, органолептическый, санитарно-токсикологическийе. Для водоемов рыбохозяйственного назначения – еще 2 ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный.
Санитарное состояние водоема отвечает требованиям норм при выполнении соотношения:
Σ
С
i
/ ПДК
i
≤
1
С
i
- концентрация вещества i -го ЛПВ в расчетном створе водоема;
ПДК
i
- ПДК i-го вещества.
Для водоемов питьевого и культурно-бытового назначения проверяется 3 неравенства, для рыбохозных 5 неравенств.

ПДК вредные вещества в водоеме устанавливаются по тому ЛПВ, который характеризуется наименьшей пороговой или под пороговой концентрацией
«СНиП охраны поверхностей вод от загрязнения».
Для каждого предприятия устанавливаются нормы водоотведения и водопотребления. Нормы водоотведения установленное количество отводимых сточных вод на 1 человека или на 1 усл. ед. продукции характерную для данного производства. Норма водопотребления устанавливает количество воды на 1 жителя или усл.ед. произведенной продукции. В Москве – 50 л в сути на 1 человека. расчет кратности разбавления сточных вод в водоемах: разбавление сточных вод – процесс концентрации вредных веществ при перемешивании сточных вод с водной средой водоема.
Co-Cв n = ----------
C – Cв
Co – концентрация загрязненных веществ в выпускаемых сточных водах.
Cв и C – концентрация загрязненных веществ в водоемах до и после выпуска соответственно.
Важный показатель качества воды - содержание органических веществ, способных разлагаться под действием О
2
ХПК – химическое потребление О
2.
Это окисление органических веществ при использовании бихромата калия.
ХПК ≤ 15 мг/л О
2.
БПК – биохимическое потребление О
2.
Это количество О
2.
, которое требуется для полного окисления всех органических веществ в аэробных условиях в результате биологических процессов. В зависимости от промежутка времени, за которое определяется БПК, различают БПК
5
, БПК
20
, БПК
полн.
, БПК ≤ 3 мг/л при
20ºС.
Коли-титр ≤ 300, коли-индекс (≤ 3), микробное число (≤ 100).
Нормирование загрязняющих веществ в почве
Загрязняющие вещества нормируются в пахотном слое сельхозугодий, в почве территорий предприятий, в почвах жилых районов в местах захоронения бытовых отходов.
ПДК устанавливается экспериментально в зависимости от допустимой остаточной концентрации (ДОК) в пищевых, кормовых растениях и продуктах питания.
ДОК – это максимальное количество вещества в продуктах питания, которое, поступая в организм в течение всей жизни, не вызывает никаких нарушений в здоровье человека.
Для летучих веществ ПДК
п устанавливают в зависимости от ПДК в атмосфере.

Поступление ЗВ в грунтовые вода не должно вызвать превышения ПДК для водных объектов.
ЗВ не должны оказывать влияния на микроорганизмы, очищающую способность почв, на вегетацию растений.
С учетом всего в качестве ПДК
п принимается самый жесткий показатель.
Разрабатываются также ПДК в продуктах питания.
Предельно допустимые уровни физических воздействий (ПДУ).
ПДУ шума, виброскорости, напряженности электромагнитных полей высоковольтных линий электропередач, источников высокочастотных (ВЧ), ультровысокочастотных (УВЧ), сверхвысокочастотных излучений (СВЧ), радиационного воздейсвтия, ПДД (предельно допустимые дозы) ионизирующих излучений, ПДУ тепловых загрязнений.
2.
Экосистемное нормирование
Цель - защита биоразнообразия, поддержание антропогенного воздействия на приемлемом уровне. Задача – определение показателей устойчивости, разработка предельно допустимых вредных воздействий (ПДВВ) и предельно допустимой экологической нагрузки (ПДЭН).
Разработка ПДВВ и ПДЭН базируется на оценке устойчивости экосистем.
Устойчивость экосистемы – способность при воздействии вешнего фактора пребывать в одном из своих состояний и возвращаться в него за счет инертности
(И) и восстанавливаемости (В), а также переходить из одного состояния в друго за счет пластичности (П)., не выходя при этом из рамки инварианта за определенный промежуток времени.
Формула устойчивости: У=И+В+П
При установлении ПДВВ используются такие показатели устойчивости как: ассимиляционная емкость (способность экосистем воспринимать определенный объем вредных воздействий без нарушений норм качества условий ее функционирования); геодинамический потенциал – степень подверженности осваиваемой территории деградационным процесса
(геологическим, гидрогеологическим, геокриологическим и др.).
3.
Производственно-хозяйственное нормирование
Это установление норм ПДВ, ПДС, ПДРО.
Предельно допустимый выброс (ПДВ) - Научно-технический норматив, устанавливаемый из условия, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупности не превышало нормативов качества воздуха для населения, животного и растительного мира (т.е. предельно допустимой концентрации - ПДК). Единица измерения – г/с, т/год

(объём (количество) загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными источниками за единицу времени).
Конечная цель установления ПДВ – это соблюдение условия: С
<
ПДК.
Расчет ведется с учетом условий выброса из источника загрязнения и условий рассеивания загрязняющих веществ в окружающей среде.
Санитарные нормы требуют отделять предприятия от жилой зоны санитарно-защитными зонами (СЗЗ). Размер СЗЗ регламентируется СанПиНом и зависит от класса опасности предприятия. Классов опасности 5. СЗЗ предприятий
1 класса опасности – 1000 м, 2 класса – 500 м, 3 класса – 300 м, 4 класса – 100 м, 5 класса – 50 м. СЗЗ устанавливается в зависимости от розы ветров.
Предельно допустимый сброс (ПДС) - масса вещества в сточной воде, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС устанавливается с учётом ПДК веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.
В водотоках створ, в котором состав и свойства воды должны соответствовать нормативным, должен располагаться на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования.
Предельно допустимое количество отходов (ПДКО) – лимиты на размещение отходов, разрабатываемые в соответствии с нормативами предельно допустимых воздействий на окружающую среду, количеством, видом и классами опасности образующихся отходов и площадью объекта размещения, разрешенное размещать определенным способом на установленный срок с учетом экологической ситуации на данной территории.
Проект предельно допустимого размещения отходов (ПДРО) включает данные о предприятии характеристику производственных процессов, обоснование объемов образования отходов, определение класса опасности отходов, обоснование объемов временного накопления отходов (ПДКО), характеристику объектов размещения отходов, оценку воздействия на окружающую среду и сведения о возможной аварийной ситуации.

Лекция№12
ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
Источники загрязнения делятся на химические, физические и биологические.
Источник загрязнения атмосферы.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются природные, производственные и бытовые процессы; выделяемые при этом загрязнители могут быть сведены в следующие группы:
1.
Естественные загрязнители минерального, растительного, животного или микробиологического происхождения.
2.
Загрязнители, образующиеся при сжигании топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, при работе автомобильного, железнодорожного, авиационного, морского и речного транспорта и т.п.
3.
Загрязнители, образующиеся в результате промышленных выбросов.
4.
Загрязнители, обусловленные сжиганием и переработкой бытовых и промышленных отходов.
В загрязнении воздуха может участвовать один или одновременно несколько источников.
1. Природные источники загрязнения атмосферы
В атмосферу выбрасывается 1 млрд. т вредных веществ в год.
Наряду с основными составными частями атмосферный воздух постоянно содержит некоторое количество различных веществ, выделяемых природными источниками. К ним относятся пыль, образующаяся при эрозии почвы, пыль растительного, вулканического и космического происхождения, капельно-жидкая вода (туманы) и частицы морской соли, вулканические газы, а также газы, выделяющиеся во время лесных и степных пожаров, различные продукты растительного, животного или микробиологического происхождения и т.п.
Накопление в воздухе некоторых из этих веществ в больших количествах проявляется иногда в виде уникальных природных явлений. Таковы, например,
«кровавые дожди», получившие свое название из-за выпадения в южных районах
Европы, и в частности во Франции, вместе с жидкими осадками красноватого мелкого песка, поднятого смерчами в Сахаре.
Вулканические пеплы, выброшенные на большую высоту, длительное время остаются в воздухе во взвешенном состоянии и образуют облака, которые могут переноситься на значительные расстояния. Так, вошедший в историю «сухой туман», стоявший в 1783 г. в течение трех месяцев над всей Европой, явился результатом деятельности вулканов Исландии. Извержения в 1883 г. Кракатау, а в
1903 г. вулкана Катмай (Аляска) также сопровождались образованием облаков пепла, наблюдавшихся в различных частях света
1 1
Необходимо отметить, что сравнительно недавние извержения вулканов Гекла, Агунг и Этна значительно увеличили содержание в атмосфере вулканической пыли.

Лесные и степные пожары. Наиболее частой причиной возникновения лесных и степных пожаров являются молнии. Некоторые из этих пожаров охватывают территорию в несколько сотен гектаров, а образующиеся облака дыма распространяются на десятки и сотни километров.
Морская пыль. Насыщенные солями густые туманы и водяная пыль, возникающие в нижних слоях атмосферы над океаном, при испарении влаги поставляют в воздух кристаллы морских солей, которые над континентами выполняют роль ядер конденсации водяных паров.
Эти соли в основном представлены хлористым натрием. Наибольшие количества солей поступают в атмосферу при больших волнах и штормах.
Ветер переносит морские туманы на большие расстояния. Английские метеорологи утверждают, что над Великобританией туманы содержат примеси солей, вследствие чего в течение года в прибрежных районах вместе с дождями на 1 м
2
почвы выпадает от 25 до 35 г солей, 70% которых состоит из хлористого натрия.
Космическая пыль. По подсчетам N. A. S. A. общее количество космической пыли, выпадающей на землю, составляет до 10 тыс. т/сут, или 10
-14
г/(см
2
⋅
с).
Происхождение этой пыли еще не получило достаточно четкого объяснения.
Согласно существующим гипотезам, эта пыль образуется в зодиакальных туманностях или же непосредственно связана с солнцем.
Гранулометрический состав встречающихся в атмосфере космических частичек колеблется от 0,05 до многих десятков микрон. Скорость седиментации их весьма различна. До входа пылинок в земную атмосферу она характеризуется величиной около 10 6
см/с, а после входа уменьшается вследствие аэродинамического сопротивления. На высоте 70 км она составляет от 10 до 100 см/с
[
5
]
Снижению скорости седиментации соответствует увеличение концентрации космической пыли, и, начиная с высоты, равной 40 км, она возрастает до 10
-12
г/см
3
; даже на высоте 10 км все еще наблюдается превышение концентрации космической пыли над концентрациями аэрозолей земного происхождения.
По содержанию химических элементов частички подразделяются на
«каменные» и «железные». В «каменных» (они составляют около 75% космических частиц), преобладают натрий, магний, алюминий, кремний, калий, кальций, титан и хром, а «железных» - железо, кобальт и никель.
Наблюдаемое возрастание потока космической пыли в земную атмосферу может привести к так называемому эффекту пылевого экранирования, способному нарушить тепловой баланс атмосферы, что в свою очередь окажет серьезное влияние на климат Земли.
Растительные аэрозоли. Растительная пыльца является причиной ряда аллергических заболеваний дыхательных путей различной степени тяжести. Так, в
США число болеющих аллергическим ринитом пыльцевого происхождения, достигает 3 млн. человек.
Размер гранул пыльцы составляет 10 – 50 мкм. Большинство из них обладает гигроскопичностью и увеличивает вес вместе с ростом влажности атмосферы.
Растения выделяют огромные количества пыльцы; так, в разгар цветения от одного растения в воздух поступает несколько миллионов гранул пыльцы в день.

Весной максимальное количество пыльцы выделяется деревьями, летом – щавелем и подорожником, осенью – луговым крестовиком.
В Булонском лесу и его окрестностях (Франция) в апреле на каждый гектар ежесуточно выпадает 840 г пыльцы.
Пыльца злаков и сосен может долгое время оставаться во взвешенном состоянии и уноситься восходящими потоками воздуха на значительную высоту.
Формируя здесь облака, эта растительная пыльца может перемещаться на большие расстояния и выпадать в виде настоящих дождей, названных за их цвет «серными».
Подобные дожди очень часто наблюдаются в степных районах Франции.
В США пыльцевые облака обнаруживались вплоть до 12 тыс. м высоты, там же отмечены перемещения пыльцевых облаков на расстояние до 650 км.
Споры грибов, папоротников, мха и аналогичных растений встречаются в воздухе до высоты около 1600 м. Правда, с высотой их количество резко уменьшается, но на уровне до 45 м споры грибов присутствуют в атмосфере практически постоянно. Максимальные концентрации спор в воздухе характерны для июля и августа. Как и пыльца, споры грибов могут переноситься воздушными потоками на значительные расстояния, распространяя некоторые виды заболеваний.

перейти в каталог файлов