Тема 3. Види і наслідки антропогенного впливу на природу (стр. 2 )

ГДКс. д. – середньодобова (не повинна негативно впливати в разі вдихання протягом 24 год.).

Для водного середовища:

ГДКв. – у воді господарсько-питного й культурно-побутового призначення;

ГДКв. р. – у водоймах рибогосподарського водокористування (як правило, більш жорсткі, оскільки при переході шкідливих речовин по харчовим ланцюгам відбувається їх біологічне накопичення до шкідливих для життя величин. Тому рибогосподарські ГДК в три рази нижче санітарних норм, нафтопордуктів – у шість разів, важких металів – в 100 разів).

Для ґрунту: ГДКгр – в орному шарі ґрунту (оцінюється за транслокаціонним показником шкідливості, що відбиває можливий рівень накопичення токсинів в харчових продуктах).

ГДК речовин у водоймищах та грунті встановлюється за тією ознакою шкідливого впливу (вплив на здоров’я, на органоліптичний або загальносанітарний стан водоймища, грунту тощо), що характеризується найменшою пороговою концентрацією. Оскільки ця ознака шкідливості визначає характер, напрямок найбільш вирогідної дії найменших концентрацій речовини, вона отримала назву лімітуючого показника шкідливості (ЛПШ). Він завжди наводиться в таблицях з ГДК речовин, характеризуючи їх основну якісну сторону.

Для продуктів харчування: ГДКпр – допустима залишкова кількість речовини, що не чинить шкідливого впливу на здоров’я людини.

У разі наявності в повітрі чи воді кількох домішок, що об’єднані спільним напрямком дії, враховують їх сумарну шкідливу дію за формулою:

,

де Сі, ГДКі – концентрація і-го забрудника.

В даний час встановлені групи речовин, які призводять до сумаційного ефекту: диоксид азоту та оксид вуглероду, диоксид сірки та диоксид азоту тощо.

Встановлено національний стандарт ГДК для найпоширеніших забрудників. Ці нормативи мають законодавчу силу і є юридичною основу для санітарного контролю.

Для нормування діяльності підприємств-забруднювачів за підприємствами встановлюються нормативи ГДВ та ГДС.

Гранично допустимі викиди (ГДВ) – це кількість шкідливих речовин, що не має перевищуватись під час викиду в повітря за одиницю часу, щоб концентрація забрудників повітря на межі санітарно-захисної зони (ділянка землі навколо підприємств, засаджена пилостійкими деревами, що відокремлює їх від житлових масивів з метою зменшення шкідливого впливу цих підприємств на здоров’я людей) не перевищувала ГДК. ГДВ визначаються таки чином, щоб викиди шкідливих речовин від даного джерела та від сукупності всіх інших джерел в певному районі з врахуванням перспектив їх розвитку та розсіювання речовин в атмосфері не створювали приземної концентрації, що перевищує максимальні разові ГДК.

Вони розраховуються та встановлюються для всіх об’єктів, що забруднюють атмосферу, на основі інвентаризації джерел забруднення та є складовою частиною процесів паспортизації таких об’єктів. Для кожної речовини величину ГДВ встановлюють окремо, а також розраховують сумарну величину ГДВ в цілому за підприємством.

Нормативи ГДВ встановлюються на підставі розрахунку приземної концентрації та зісталення результатів розрахунку з показниками ГДК. Вимірюється в г/с.

Для поодинокого джерела з круглим устям розрахунок здійснюється за формулою:

де ГДВі – гранично допустимий викид i-го забруднювача, г/с;

ГДКі – гранично допустима (максимальна разова) концентрація i-гo забруднювача в приземному шарі повітря, мг/м3;

Сфі – фонова концентрація i-го забруднювача, тобто концентрація забруднювача внаслідок природних причин у приземному шарі повітря, мг/м3;

Н – висота джерела викиду (димаря), м;

V – об’ємна швидкість газу (об’єм викидів), м3/с;

А – коефіцієнт, що визначає умови розсіювання домішок у залежності від географічного регіону;

DТ – різниця температур викидних газів і навколишнього атмосферного повітря (за середньою максимальною температурою повітря найжаркішого місяця року);

F – коефіцієнт, що враховує швидкість осідання забруднень, одн.;

m, n – коефіцієнти, що враховують умови виходу суміші з устя джерела викиду, одн.;

j – коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості (j =1,0 у разі рівної місцевості або з перепадом висоти не більше як 50 м на 1 км), одн.

Максимальне значення приземної концентрації шкідливих речовин См (мг/м3) підчас викиду димових газів з одиночного джерела визначається співвідношенням:

М – масса шкідливої речовини, що викидається в атмосферу в одиницю часу, г/с.

В загальному випадку при встановленні ГДВ повинна дотримуватись умова:

СМ + Сф ≤ ГДК,

СМ– максимальна приземна концентрація після викиду.

Методика розрахунку у випадку більшої кількості джерел є дисить складними, тому розрахунки, як правило, здійснюються з використанням спеціальних програм (Воздух – 2, Эколог, Эфир, Универсал тощо).

Гранично допустимі скиди (ГДС) речовин у водні об’єкти характеризуються максимально допустимою масою речовин, котрі можуть бути відведені у встановленому режимі за одиницю часу з метою забезпечення норм якості води у контрольному пункті. ГДС встановлюються з врахуванням ГДК шкідливих речовин у місцях водокористування та водовідведення, асимілюючої здатності водного об’єкта та оптимального розподілу маси речовини, що скидається між водокористувачами.

Стічні води можуть скидатися з такою граничною концентрацією забруднюючих речовин, за якої в контрольному пункті непорушуються нормативи якості води. Якщо контрольний створ знаходиться під дією стічних вод, що скидаються з одного джерела (через одну трубу), значення граничної концентрації забруднюючих речовин в стічних водах визначається як:

p – припустиме значення збільшення вмісту завислих часток у водоймі після скидання стічних вод, мг/л;

Q – повна річкова витрата води (повний потік), м3/с;

q – обсяг стічних вод з врахуванням домішок, м3/с;

γ – коефіцієнт змішування, що вказує яка частина повного річкового потоку приймає участь у розбавленні стічних вод.

Якщо концентрація речовин у стічних водах перевищує граничну концентрацію, то ці води повинні пройти попереднє очищення.

ГДС визначається за такою формулою:

ГДС = q · CГДК

Підприємства повинні погоджувати обсяги емісії шкідливих речовин у повітря та воду з місцевими органами охорони природи. Адміністрація підприємства звертається до органів охорони природи з листом-клопотанням, проектом нормативів ГДВ (ГДС) забруднюючих речовин, відомостями про підприємство, характеристикою забруднюючого об’єкта, списком заходів щодо досягнення ГДВ (ГДС), даними про послідовність контролю за дотриманням ГДВ (ГДС). Після розгляду проекту нормативів ГДВ (ГДС) за всіма забруднюючими інгредієнтами відділ погодження нормативів та видачі дозволів місцевого органу Мінекобезпеки України видає дозвіл і затверджує нормативи, де вказується перелік та кількість забруднюючих речовин, емісія яких дозволяється та термін дії дозволу.

Показники ГДВ та ГДС є основою для визначення розмірів зборів за забруднення навколишнього середовища (за понадлімітне забруднення ставка збору в середньому в світі у 3-5 разів вище).

У деяких випадках встановлюються додаткові нормативи впливу – тимчасово узгоджені викиди та тимчасово узгоджені скиди. Вони встановлюються у якості компромісу (є певним відступом від нормування) для окремих підприємств, на яких викиди (скиди) перевищують ГДВ (ГДС). При цьому розробляється динамічна шкала їх зниження за рахунок реалізації природоохоронних заходів.

Для оцінки рівня забруднення навколишнього природного середовища використовують такий критерій, як гранично допустиме екологічне навантаження (ГДЕН). Гранично допустиме екологічне навантаження – граничне значення господарського або рекреаційного навантаження на природне середовище, яке встановлюється з врахуванням ємності природного середовища або ресурсного потенціалу, здатності до саморегуляції і відтворення з метою охорони навколишнього середовища від забруднення, виснаження і руйнування.

На сьогодні в Україні поки що не існує методики його нормування.

Замість нього використовується показник техногенного навантаження на природні об’єкти. Останнє вимірюється модулем техногенного навантаження (МТН), під яким розуміють обсяг стічних вод та твердих відходів промислових і комунальних об’єктів, рознесених по адміністративних одиницях (областях), що вимірюються в тис. т/км2 на рік.

Недоліком показника МТН є те, що в ньому не враховуються газоподібні викиди в атмосферне повітря, які спричиняють значні забруднення середовища.

В діючу на Україні систему екологічних нормативів входять:

- гранично допустимі або тимчасово погоджені норми викидів в атмосферу шкідливих речовин ;

- гранично допустимі та тимчасово погоджені норми стоків у водоймища;

- гранично допустимі навантаження відходів виробництва на землі та ґрунти;

- гранично допустимі норми та ліміти щодо вилучення та відновлення природних ресурсів;

- гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі, воді, ґрунтах, орієнтовно безпечні рівні впливу на людей або гранично допустимі дози впливу шкідливих речовин на людей;

- норми гранично допустимої кількості мікроорганізмів та інших біологічних факторів в атмосфері, воді, ґрунті;

- норми гранично допустимих або орієнтовно допустимих рівнів, гранично допустимих доз для шуму, вібрації, електричних та електромагнітних полів та інших фізичних факторів, котрі можуть справляти вплив на здоров’я людей та їх працездатність;

- норми гранично допустимих залишкових кількостей хімічних речовин у продуктах харчування;

- норми гранично допустимого рівня або гранично допустимі дози безпечного вмісту радіоактивних речовин у навколишньому середовищі та продуктах харчування, радіаційного опромінення людей;

- нормативи на санітарно-захисні зони та смуги.

4. Екологічний стан і проблеми захисту атмосфери.

Атмосфера завжди містить певну кількість домішок, котрі зумовлюються викидами природних та антропогенних джерел.

Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і несуттєво змінюється з плином часу.

Основними джерелами забруднення атмосфери є природні, промислові та побутові процеси. Їх об’єднують у такі групи:

- забрудники природного походження (мінеральні, рослинні, тваринні, мікробіологічні);

- забрудники, які утворюються при згоранні палива для потреб промисловості, опалення житлових будинків, при роботі всіх видів транспорту;

- забрудники, які утворюються в результаті промислових викидів;

- забрудники, зумовлені згоранням і переробкою побутових і промислових відходів.

Основна маса забруднень повітря припадає на спалювання органічних енергоносіїв.

Щорічно у світі спалюється в середньому 10 млрд. тонн палива. При цьому викидається 22 млрд. т вуглекислого газу, 150 млн. т. двоокису сірки, близько 300 млн. т оксиду вуглецю, 50 млн. т оксиду азоту, 200-700 млн. т пилу і диму та багато інших речовин, з якими надходять в атмосферу шкідливі, хвороботворні речовини.

Забруднення повітря стало великою соціальною й економічною проблемою для багатьох розвинених країн, особливо для великих міст, промислових

Сьогодні в містах забруднення повітря в 15 разів вище, ніж у сільській місцевості, й у 150 разів вище, ніж над океаном. У промислових районах за добу випадає понад 1 тонну пилу на 1 км2, у забруднених містах за рік – більше 1 кг/м2 пилу і сажі.

агломератів.

Основними джерелами забруднення є енергетика (теплові та електричні станції), промислові підприємства, транспорт (у першу чергу автомобільний), комунальне й сільське господарство та ВПК. При цьому частка різних джерел дуже різниться У містах до 60% забруднень дає автотранспорт.

Більш як 300 млн. автомашин щодня викидають в повітря 800 тис. т. оксиду вуглецю, 1 тис. т. свинцю. Більшість з 200 компонентів вихлопних газів автомашин згубно впливає на організм людини, а оксид озону є одним із компонентів смогу.

Кожне з наведених джерел пов’язане з викидами специфічних домішок, склад яких не завжди піддається ідентифікації.

Значною мірою забруднюють атмосферу літаки. Так, викиди чотиримоторного реактивного літака на злеті з повним навантаженням еквівалентні вихлопу 6850 автомобілів марки “Фольцваген”. У цих викидах міститься багато бензпірену. В портових містах джерелом забруднення є судові дизельні двигуни, які споживають до 2 т палива за годину.

Одним із головних забрудників повітря є спалювання палива в теплоенергетиці.

Під час спалювання 1 т вугілля в трубу викидається до 23 кг попелу, 15 кг оксиду сульфуру (ІV) і значна кількість сажі. Теплові електростанції світу щороку викидають 120 млн. т попелу і приблизно 60 млн. т оксиду сульфуру SO2

Найпоширенішими забрудниками, що надходять з промисловими викидами, є попіл, сажа, оксид цинку, силікати, хлорид плюмбуму, сірчистий і сірчаний ангідриди, гідрогенсульфід, меркаптани, альдегіди, вуглеводні, смоли, оксиди нітрогену, аміак, озон, оксиди карбону, фторид і хлорид гідрогену, силікофторид натрію, радіоактивні гази та аерозолі. Зараз налічується більше 500 шкідливих речовин, котрі забруднюють атмосферу, і їх кількість зростає.

За агрегатним станом забрудники атмосфери поділяються на газуваті, рідкі, тверді та змішані.

Теплові електростанції викидають в атмосферу гази, що містять азот, кисень, оксиди сульфуру і нітрогену, оксиди карбону й металів, попіл та радіонукліди.

Підприємства чорної металургії викидають гази, що містять пил і оксиди карбону, сульфуру, нітрогену та металів.

На 1 т виплавленого чавуну припадає 4,5 кг пилу; 2,7 кг SO2; 0,1 – 0,5 кг мангану, а також сполуки арсену, фосфору, стибію, плюмбуму, меркурію, рідкісних металів та смолистих речовин. Агломераційні фабрики викидають гази з великим вмістом пилу та оксиду сульфуру (ІV) (до 190 кг на 1 т руди). На 1 т мартенівської сталі викидається 3000 – 4000 м3 газів з пиловмістом 0,5 г/м3, 60 кг СО і 3 кг SO2.

Коксохімічні виробництва забруднюють атмосферу пилом і леткими сполуками.

Підприємства кольорової металургії викидають запилені гази, що містять флуориди, оксид сульфуру (ІV) та оксиди кольорових і важких металів.

З 1 т пилу, що викидається в атмосферу під час виплавляння мідних руд, можна вилучити до 100 кг міді й трохи менше свинцю та цинку.

Хімічні виробництва забруднюють атмосферу пилом, що містить органічні та неорганічні сполуки, а також різними газами.

Заводи промисловості будівельних матеріалів викидають пил, фториди, оксиди сульфуру (ІV) та нітрогену (ІV).

У викидах нафтодобувної та нафтопереробної промисловості містяться різні вуглеводні, гідрогенсульфід і гази з неприємним запахом (стирол, дивініл, толуол, ацетон, ізопрен та ін.).

Забруднення атмосферного повітря призводить до погіршення санітарно-гігієнічних показників: збільшується частота туманів, зменшується видимість і прозорість для ультрафіолетового випромінювання, погіршуються санітарно-побутові умови життя населення, спостерігається негативний вплив на розвиток рослин та організм людини.

мас, взаємодії з гідросферою й літосферою та діяльності мікроорганізмів атмосферне повітря позбавляється від сторонніх домішок. Цей процес називається самоочищенням атмосфери.

В результаті антропогенної діяльності утворюється така велика кількість забруднень, що атмосфера вже не здатна самоочищатися і відбувається значне накопичення забруднювальних речовин у повітрі.

При надходженні до легенів часточки пилу затримуються на поверхні легеневої тканини, що спричиняє їх накопичення. Маючи велику активну поверхню, самі частки не тільки мають негативний вплив, а й адсорбують на своїй поверхні велику кількість токсичних речовин (газів, золів тощо), що спричиняє накопичення токсинів та їх негативну дію на організм. Особливо це небезпечно в разі накопичення радіоактивних, канцерогенних речовин та важких металів. Серед них дуже небезпечними є бензпірен, дибензантрацен, діоксини та ін. Радіоміметичні речовини (хлоретилова група, метиліооксигрупа, епоксидна та етиленімідна групи), як й іонізуюче випромінювання, пригнічують поділ клітин, викликають злоякісні переродження і мутації. Їх характерною особливістю є здатність зв’язуватися із білками. В організм вони потрапляють у вигляді золів (туманів) або абсорбуються на аеродисперсіях. Для рослин особливо небезпечними є сірчистий газ, хлор, фтор, пил і смолисті речовини. Отруйні гази токсично діють на протоплазму рослинних клітин, сірчистий газ пригнічує процеси фотосинтезу. Пил і сажа закупорюють продихи клітин рослин, ускладнюють доступ сонячних променів до хлоропластів.

Під впливом атмосферних опадів, сонячної радіації, перенесення повітряних

Високі концентрації домішок та їх міграція в атмосферному повітрі призводить до утворення більш токсичних речовин (смог, кислоти) або до таких явищ, як парниковий ефект та руйнування озонового шару.

Хімічні реакції, які відбуваються в повітрі, призводять до виникнення димних туманів – смогів. Смоги виникають за таких умов: - велика кількість пилу і газів; - довге існування антициклонів, коли забруднювачі накопичуються у приземному шарі атмосфери. Смоги бувають декількох типів: 1) вологий смог – є характерним для країн з морським кліматом, де дуже часто спостерігаються тумани і висока вологість повітря (Великобританія); 2) сухий, або лос-анджелеський тип – в сухому кліматі смог утворює не туман, а синювату імлу;

3) льодовий, або аляскинський тип – виникає в Арктиці й Субарктиці при низьких температурах в антициклоні. Смоги характерні для міст, які розташовані в гірських котловинах, де застоюється повітря, наприклад, в Лос-Анджелесі, Нью-Йорку, Чикаго, Токіо, Мелан.

Серед забруднювачів атмосфери особливо небезпечні сірчисті сполуки й оксиди азоту, які спричиняють кислотні дощі.

Кислотні дощі стали вже поширеним явищем, причому вони можуть випадати на відстані багатьох сотень і тисяч кілометрів від джерела первісного викидання речовини.

Кислотні дощі залишають на листі дерев чорні плями, закислюють озера і ґрунти, змінюють їх хімічний склад.

За останні десять років у Швеції з 90 тис. озер закислено 20 тис., при цьому в 4 тис. озер повністю зникла риба. у Канаді – 50 тис. Близько половини озер у Норвегії мертві (там загинула риба). Серйозно уражені кислотними дощами близько 1 млн. га вічнозелених лісів у Центральній Європі, близько 100 тис. га гинуть. У Швейцарії від кислотних дощів гине третина лісів, у Великій Британії висихають 69% букових і тисових лісів.

Розрахунки показують, що при сталих концентраціях оксиду сірки 80 мкг/м3 і оксиду азоту 50 мкг/м3, що відповідає гранично допустимим концентраціям цих речовин у більшості промислово розвинутих країн, рН становить 2,7 (нормальне його значення – більше 7). Якби такі дощі випадали постійно, то все живе загинуло б.

Кислотні опади посилюють корозію різних металів і конструкцій. Особливо небезпечні вони для унікальних пам’яток, зокрема мармурових.

Промислові викиди в атмосферу порушують озоновий шар, що виконує функції захисту Землі від сильного ультрафіолетового опромінювання, яке є згубним для життя.

Виявлено різке зменшення шару озону над Антарктидою – “озонову дірку”. Озонова дірка існує не постійно, а близько місяця на рік, переважно в жовтні. Вміст озону над Антарктидою дедалі зменшується, межі озонової дірки розширюються у бік Австралії, південної Америки й Африки. “Озонова дірка” – це гігантський атмосферний вихор, який циркулює проти стрілки годинника. Це явище викликано комплексом із трьох причин: - взаємодія оксидів азоту з озоном; - реакція антропогенного хлору з озоном; - взаємодія антропогенних фреонів з озоном. Зростання ультрафіолетового опромінювання вже сьогодні призводить до зростання кількості захворювань на рак шкіри у людей і тварин.

Потепління планети відбувається головним чином внаслідок забруднення атмосфери тепличними газами – переважно вуглекислим газом і меншою мірою метаном, оксидами нітрогену, фторхлорвуглеців.

Загальний вміст “парникових” газів в атмосфері становить, частини на мільйон: вуглекислого газу -–355; метану – 1,75; оксидів нітрогену – 0,31; фторхлорвуглеців – 0,001. Річне зростання концентрації цих газів в повітрі становить, %: оксиду карбону (IV) – 0,5, оксидів нітрогену – 1,0, метану – 0,7, фторхлорвуглеців – 0,3. За останні 40 років кількість викидів вуглекислого газу зросла на 35%. В другій половині ХХ ст. температура збільшувалась за кожні 10 років на 0,3о С. За розрахунками ООН до середини ХХІ ст. середня температура на планеті до 2100 р. підвищиться на 3о С. Це може призвести до танення льодовиків, що зумовить піднесення рівня вод Світового океану на 2-3 метри. При цьому щорічна кількість опадів (які будуть переважно кислотними) скоротиться до 100-200 мм. Основні кліматичні зони змістяться на північ на 400 км. Збитки заподіяні майбутнім потеплінням клімату оцінюються приблизно в 1013 дол. США.

Промислові викиди в атмосферу класифікуються за наступними ознаками:

1) за організацією відведення й контролю – на:

- організовані викиди – викиди, які надходять у повітря через спеціально споруджені газоходи;

- неорганізовані викиди – надходять у атмосферу у вигляді не спрямованих потоків газу внаслідок порушення герметичності, відсутності або незадовільної роботи обладнання, через повітряні ліхтарі цехових приміщень тощо;