- •Лекция № 1 Тема: введение
- •Отличие геохимического мышления от химического
- •2 История развития гос
- •2.1 Предпосылки возникновения геохимии окружающей среды
- •2.2 Развитие геохимии окружающей среды
- •3 Связь с другими науками
- •Лекция № 2 Тема: ландшафтно-геохимические системы
- •1 Элементарные ландшафтно-геохимические системы (элементарные ландшафты)
- •2 Каскадные ландшафтно-геохимические системы
- •Лекция № 3 Тема: распределение химических элементов в земной коре
- •1 Понятие о кларке вещества
- •2 Закон Кларка-Вернадского
- •3 Распределения химических элементов в земной коре
- •Лекция № 4 Тема: миграция вещества
- •1 Закон Гольдшмидта. Внутренние и внешние факторы миграции
- •2 Виды миграции химических элементов.
- •3 Типоморфные (ведущие) элементы, принцип подвижных компонентов
- •Лекция № 5 Тема: миграция вещества
- •1 Параметры миграции
- •2 Геохимические барьеры
- •3 Ореолы рассеяния
- •Лекция № 6 Тема: Распределение химических элементов в биосфере
- •1 Кларки живого вещества
- •2 Биогеохимические коэффициенты
- •3 Химический элементный состав организмов
- •Лекция № 7 Тема: Биогенная миграция
- •1 Геохимическая роль живого вещества
- •2 Биологический круговорот атомов
- •3 Количество живого вещества
- •Лекция № 8 Тема: Классификация биогенных ландшафтов
- •1 Классификация биогенных ландшафтов
- •Лекция № 9 Тема: Геохимия почв
- •1 Отличие элювиальных почв от коры выветривания
- •2 Геохимическая структура почв
- •Лекция № 10 Тема: геохимия атмосферы
- •1 Газовый состав атмосферы
- •2 Загрязнение атмосферы
- •Лекция № 11 Тема: геохимия гидросферы
- •1 Химический состав воды зоны гипергенеза. Интенсивность водной миграции химических элементов
- •2 Формирование химического состава поверхностных и грунтовых вод
- •3 Окислительно-восстановительные условия вод
- •4 Щелочно-кислотные условия вод
- •Лекция № 12 Тема: техногенная миграция (техногенез)
- •1 Эволюция техногенеза
- •2 Ноосфера
- •3 Энергетика техногенеза
- •4 Два геохимических типа техногенной миграции
- •Лекция № 13 Тема: техногенные источники загрязнения
- •1 Загрязнение окружающей среды
- •2 Промышленные отходы
- •3 Химизация почв
- •4 Коммунально-бытовые отходы
- •Лекция № 14 Тема: показатели техногенеза. Геохимические аномалии
- •1 Показатели техногенеза
- •2 Законы распределения химических элементов в подсистемах ландшафта
- •3 Техногенные геохимические аномалии
- •4 Количественные показатели загрязнения
- •Лекция № 15 Тема: геохимическая классификация городов и городских ландшафтов
- •1 Основания геохимической классификации городов
- •2 Геохимическая классификация городов
- •Лекция № 15 Тема: основные черты геохимии горнопромышленных ландшафтов
- •1 Классификация горнопромышленных ландшафтов
- •2 Эколого-геохимическая характеристика горнопромышленных ландшафтов
- •Лекция № 17 Тема: агротехногенез
- •1 Типы агротехногенеза
- •2 Источники загрязнения агроландшафтов
- •Лекция № 17 Тема: эколого-геохимический мониторинг
- •Лекция № 18 Тема: здоровье экосистем и человека
- •2 Влияние химических элементов на здоровье человека
- •3 Санитарно-гигиенические нормативы качества природной среды
- •1.1 Геохимические спектры
- •1.2 Анализ радиальной и латеральной структуры ландшафтов
- •2 Гидросфера
- •3 Биосфера
- •4 Эколого-геохимическая оценка антропогенных ландшафтов
- •4.1 Геохимические нормативы качества природной среды
- •4.2 Санитарно-гигиенические нормативы качества природной среды
2 Влияние химических элементов на здоровье человека
Способность химических элементов вызывать нарушение жизнедеятельности организма называется токсичностью. В зависимости от степени воздействия на человека химические элементы делятся на классы опасности (СН 245-71): I – чрезвычайно опасные; II – высокоопасные; III – умеренно опасные; IV - малоопасные.
Среди химических элементов поступающих в почву из выбросов, сбросов и отходов наиболее опасными (I класс опасности) являются: мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, бенз(а)пирен и фтор; умеренную опасность (II класс опасности) представляют: бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма и хром; мало опасны (III класс опасности) – барий, ванадий, вольфрам, марганец, и стронций.
Большинство из выше перечисленных химических элементов I-го и II-го классов опасности по их содержанию в воде относятся ко II классу опасности, за исключением ртути, а также бериллия и таллия, которые относятся к I классу опасности.
Комплексный и куммулятивный характер действия загрязняющих веществ на живые организмы, полиэлементность техногенных геохимических аномалий требуют разработки более синтетических показателей оценки качества среды. Так геохимическими и гигиеническими исследованиями установлена зависимость между показателями здоровья населения и уровнем загрязнения почв территории, на которой оно проживает (табл. 18.1).
Таблица 18.1 - Ориентировочная оценочна шкала опасности загрязнения почв по
суммарному показателю [Методические указания …, 1987]
Уровень загрязнения |
Категория загрязнения |
Величина суммарного показателя загрязнения почв (Zc) |
Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения |
Низкий |
Допустимая |
Менее 16 |
Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений |
Средний |
Умеренно опасная |
16 – 32 |
Увеличение общей заболеваемости |
Высокий |
Опасная |
32 – 128 |
Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы |
Очень высокий |
Чрезвычайно опасная |
Более 128 |
Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение числа случаев токсикоза беременности, числа преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофий новорожденных) |
3 Санитарно-гигиенические нормативы качества природной среды
В качестве санитарно-гигиенического норматива выступают предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) вредных веществ, которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека или состояние экосистемы. К комплексным показателям, характеризующим совместное воздействие различных химических элементов и их соединений, относятся индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) и индекс загрязнения вводы (ИЗВ). Индекс загрязнения атмосферы рассчитывают как сумму нормированных по ПДКсс среднесуточного содержания различных веществ:
ИЗА = ∑ Ссс / ПДКсс,
где Ссс – среднесуточная концентрация загрязняющего вещества в воздухе;
ПДКссего среднесуточная предельно допустимая концентрация.
Для оценки загрязненности атмосферного воздуха в различных частях города комплексные ИЗА должны быть рассчитаны для одинакового количества примесей. При составлении ежегодного списка загрязнения атмосферы городов, ИЗА рассчитывают для первых по концентрации пяти веществ. Поэтому в данном списке указывают не только величину ИЗА, но и перечень учитываемых веществ.
Нормирование качества воды предусматривает установление для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечивается здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта. Значения нормы качества воды зависят от видов водопользования: хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и для рыбохозяйственных целей.
В соответствии с Санитарными правилами и нормами (СанПиН 2.1.4.1074-01) питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства (температуру, запах, привкус, цветность, мутность).
По санитарному признаку устанавливаются микробиологические и паразитологические показатели воды (число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в единице объема). Токсикологические показатели воды, характеризующие безвредность ее химического состава, определяются содержанием химических веществ. Органолептические свойства включают мутность, прозрачность, цветность, запах, вкус.
Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водоема.
Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр)это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.
Комплексная оценка качества воды и сравнение современного состояния водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса загрязнения воды (ИЗВ) по гидрохимическим показателям. Этот индекс рассчитывается нормированием по ПДКi шести-семи показателей качества воды: растворенного кислорода, биологического потребления кислорода, водородного показателя, содержания фенолов, аммиачного и нитратного азота, нефтепродуктов, первые два из которых являются обязательными (Гидрохимические показатели …, 2000):
ИЗВ = 1/N ∑ Сi / ПДКi,
где Сi – концентрация i-того вещества в воде;
ПДКi – его предельно допустимая концентрация для соответствующего типа водного объекта;
N – число показателей используемых для расчета индекса.
В гидрохимической практике используется и метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТТ
им. Н. П. ОГАРЕВА»
Кафедра геоэкологии и ландшафтного планирования
Учебно-методический комплект дисциплины: «Геохимия окружающей среды»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
Специальность 020804 Геоэкология
код ОКСО
Саранск 2007
1 Литосфера
Среднее содержание химического элемента в земной коре или отдельной его части называют кларком (К). Главная особенность распространенности химических элементов на Земле заключается в огромной контрастности кларков. Так из 89 элементов существующих в природе в естественном состоянии 99,48 % приходится на долю О (кларк 47 %), Si (29,5), Al (8,05), Fe (4,65), Са (2,96), Na (2,50), К (2,50), Mg (1,87), Ti (0,45). В то время как остальные 80 элементов занимают менее 1 %. Кларки большинства элементов не превышают 0,01– 0,0001 % [Перельман, Касимов, 1999].
Анализ распределения химических элементов позволил В. И. Вернадскому [1954] придти к выводу о всеобщем рассеянии химических элементов, о том, что “все элементы есть везде”. В любой песчинке или капле могут быть найдены все те же химические элементы, какие наблюдаются на Земле или в космосе. Вопрос связан лишь с улучшением и уточнением методов определения их содержания. Это положение о всеобщем рассеянии химических элементов Н.И. Сафронов предложил именовать законом Кларка-Вернадского.
Кларки элементов тесно связаны со строением атомного ядра. Так в земной коре преобладают ядра с небольшим и четным числом протонов и нейтронов. Особенно велики кларки элементов, атомная масса которых делится на 4 (O, Mg, Si, Ca и др.).