книги / Экологический мониторинг. Оценка фактического и допустимого техногенного воздействия на объекты окружающей среды
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Г.М. Батракова, Я.И. Вайсман
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ. ОЦЕНКА ФАКТИЧЕСКОГО И ДОПУСТИМОГО ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЪЕКТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебно-методического пособия
Пермь 2005
УДК 504.064 Б28
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор В.Г. Халтурин (Пермский государственный технический университет);
д-р техн. наук, профессор Д.Г. Закиров (ген. директор Ассоциации энергетиков Западного Урала)
Батракова Г.М., Вайсман Я.И.
Б28 Экологический мониторинг. Оценка фактического и допустимого техногенного воздействия на объекты окружающей среды: Учеб.- метод. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2005. - 85 с.
Дана методика оценки степени загрязнения атмосферного воздуха, природ ных вод, почвы и грунта, а также расчета экологического ущерба, статистической обработки результатов наблюдений.
Задания для практических занятий составлены в соответствии с программой курса «Экологический мониторинг» для подготовки бакалавров, инженеров и ма гистров по направлению 553500 «Защита окружающей среды».
Предназначено для студентов очного, очно-заочного и заочного обучения.
УДК 504.064
©Пермский государственный технический университет, 2005
1. АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ................................................................. |
5 |
1.1. Оценка степени загрязнения воздуха по индексам загрязне |
|
ния атмосферы..................................................................................... |
5 |
Задачи 1-10. Расчет индексов загрязнения атмосферы |
6 |
1.2. Обоснование выбора веществ, подлежащих контролю......... |
10 |
Задачи 1120. Обоснование перечня приоритетных приме |
|
сей для организации наблюдений............................................ |
12 |
1.3. Оценка уровня загрязнения атмосферы в приземном слое. |
|
Нормирование выбросов.................................................................... |
17 |
Задачи 21-30. Расчет ПДВ. Оценка рассеивания примеси |
20 |
1.4. Расчет минимальной высоты трубы для рассеивания в атмо |
|
сферном воздухе промышленных выбросов. Определение дос |
|
таточности санитарно-защитной зоны |
21 |
Задачи 31-40. Определение высоты трубы. Оценка доста |
|
точности санитарно-защитной зоны ........................................ |
23 |
2. ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ ............................................................................. |
25 |
2.1. Оценка результатов анализа проб воды водных объектов...... |
25 |
Задачи 1-10. Оценка качества воды |
25 |
2.2. Оценка степени загрязнения водного объекта по комп |
|
лексным и интегральным показателям............................................... |
30 |
Задачи 11-20. Оценка уровня загрязненности и класс каче |
|
ства воды водного объекта........................................................ |
31 |
2.3. Оценка условий спуска сточных вод в проточные водоемы ... |
31 |
Задачи 21-30. Определение кратности разбавления сточ |
|
ных вод при сбросе в водные объекты.................................... |
35 |
Задачи 31-40. Расчет предельно допустимого сброса сто |
|
ков в водные объекты. Расчет ПДС с учетом одинаковых |
|
лимитирующих показателей вредности загрязняющих ве |
|
ществ ............................................................................................. |
36 |
Задачи 41-50. Прогноз изменения санитарного состояния |
|
водоема после сброса сточных вод. Определение возмож |
|
ности сброса стока в водный объект |
38 |
2.4. Общая характеристика состава подземных вод ......................... |
39 |
Задачи 51—60. Определение состава подземных вод ............ |
42 |
Задачи 61-70. Графическое представление состава подзем |
|
ных вод ......................................................................................... |
43 |
Задачи 71-80. Классификация подземных вод по составу |
43 |
3. ПОЧВА И ГРУНТЫ............................................................................... |
47 |
3.1. Оценка степени загрязнения почв................................................ |
47 |
Задачи 1-10. Оценка степени загрязнения почв..................... |
49 |
3.2. Оценка физико-механических свойств техногенных грунтов |
53 |
Задачи 11-20. Определение основных физико-механиче |
|
ских характеристик..................................................................... |
55 |
4. РАСЧЕТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА...................................... |
57 |
Задачи 1-10. Расчет величины экологического ущерба....... |
60 |
5. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НАБ |
|
ЛЮДЕНИЙ .................................................................................................... |
62 |
Задачи 1-26. Обработка результатов наблюдений |
64 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................... |
67 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1034-01 «Санитарно-защитные |
|
зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных |
|
объектов» |
68 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиениче |
|
ские требования к качеству воды централизованных систем питьевого |
|
водоснабжения. Контроль качества».......................................................... |
71 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ГОСТ 2761-84(1994) «Источники централизован |
|
ного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, техни |
|
ческие требования и правила выбора»....................................................... |
75 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования |
|
к охране поверхностных вод»....................................................................... |
77 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Комплексная оценка санитарного состояния водо |
|
емов по совокупности физических, химических и гидробиологиче |
|
ских показателей. Гигиеническая классификация водных объектов по |
|
степени загрязнения...................................................................................... |
79 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Коэффициент относительной эколого-эконо |
|
мической опасности загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмо |
|
сферный воздух. Коэффициент относительной эколого-эконо |
|
мической опасности загрязняющих веществ, сбрасываемых в водные |
|
объекты. Показатель природно-хозяйственной значимости почв и зе |
|
мельных ресурсов |
82 |
1.1. Оценка степени загрязнения воздуха по индексам загрязнения атмосферы
Для оценки загрязнения воздушной среды населенных пунктов ис пользуются интегральные показатели загрязнения атмосферы (ИЗА). ИЗА можно разделить на 2 основные группы: единичные и комплексные пока затели загрязнения атмосферы примесями.
1.Единичные индексы загрязнения атмосферы примесью (/).
•Коэффициент (А,) для выражения концентрации примеси в единицах ПДК, отражающий значение максимальной или средней концентрации примеси, приведенное к ПДК:
А\ —С, / ПДК/,
где С/ - фактическая (полученная в результате наблюдений) концентрация примеси, мг/м3;
ПДК/ - предельно допустимая концентрация примеси, мг/м3 Используется в качестве критерия уровня загрязнения атмосферного
воздуха отдельными примесями.
• Повторяемость (g/) концентраций примеси в воздухе выше заданно го уровня по посту (постам) наблюдения за год:
gi = (т !п) 100 % ,
где п - число наблюдений за рассматриваемый период; т - число случаев превышения разовых концентраций.
Этот показатель используется для оценки частоты случаев превыше ния допустимого уровня по разовым значениям концентрации примеси.
• ИЗА (//) - количественная характеристика уровня загрязнения атмо сферы отдельной примесью, учитывающая класс опасности вещества:
|
|
/^ (й /П Д К с с /Г , |
|
|
|
где Qi - среднегодовая концентрация примеси; |
|
|
|||
ПДКсс/- среднесуточная предельно |
допустимая концентрация /-го загряз- |
||||
|
|
з |
|
|
|
няющего вещества, мг/м ; |
|
|
|
||
щ - константа для различных классов опасности /-й примеси, учиты |
|||||
вающей класс опасности загрязняющего вещества. |
|
||||
Для веществ различных классов опасности К/ принимается: |
|
||||
Класс опасности |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
щ |
1,7 |
|
1,3 |
1,0 |
0,9 |
Единичный ИЗА используют для характеристики вклада отдельных примесей в общий уровень загрязнения атмосферы за данный период вре мени на данной территории. Используется для сравнения степени загряз нения атмосферы различными веществами. Расчет /,• основан на предполо жении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одина ковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества.
2. Комплексные показатели загрязнения атмосферы.
• Комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА) - количест венная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого п числом примесей, фиксируемых на постах регулярных наблюдений:
КИЗА = £ / , ,
где /, - единичный индекс загрязнения атмосферы /-м веществом.
Оценка комплексного индекса загрязнения атмосферы может прово диться по основным примесям, присутствующим в выбросах антропоген ных источников (оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, пыль), при оритетными веществами (примеси с максимальными значениями концен траций; специфические, характерные для рассматриваемой территории):
Уровень загрязнения |
низкий |
повышенный |
высокий |
очень высокий |
КИЗА |
менее 5 |
5-7 |
8-13 |
более 13 |
Задачи 1-10. Расчет индексов загрязнения атмосферы
Задача L Рассчитать единичный и комплексный ИЗА по данным о среднем уровне загрязнения атмосферного воздуха за текущий год.
Примесь |
|
-------------------------------------- ^— |
ПДК, мг/м^ |
Средняя концентрация, мг/м |
|
Пыль |
0,15 |
0,1 |
s o 2 |
0,05 |
0,011 |
с о |
3,0 |
2,0 |
N O 2 |
0,04 |
0,05 |
H2S |
0,008 |
0,01 |
Фенол |
0,003 |
0,002 |
NH3 |
0,04 |
0,01 |
Формальдегид |
0,003 |
0,007 |
Бензпирен |
1,0 нг/м3 |
3,0 |
Задача 2. Рассчитать единичный и комплексный ИЗА по данным о среднем уровне загрязнения атмосферного воздуха за 1999 и 2003 гг. Оце нить динамику изменения уровня загрязнения.
Примесь |
ПДК, мг/м3 |
Средняя концентрация, мг/м3 |
||
1999 г. |
2003 г. |
|||
Пыль |
0,15 |
|||
0,1 |
0,1 |
|||
s o 2 |
0,05 |
0,013 |
0,011 |
|
с о |
3,0 |
1.0 |
2,0 |
|
N 02 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
|
H2S |
0,008 |
0,002 |
0,001 |
|
Фенол |
0,003 |
0,003 |
0,002 |
|
NH3 |
0,04 |
0,03 |
0,01 |
|
Формальдегид |
0,003 |
0,007 |
0,007 |
|
Бензпирен |
1,0 нг/м3 |
2,4 нг/м3 |
3,0 нг/м3 |
|
Задача 3. Рассчитать единичный и комплексный ИЗА по среднегодо вым концентрациям 2003 г. Оценить динамику изменения КИЗА, если из вестно, что в 2000 г. - 9,2; в 2001 г. - 10,2; в 2002 г. - 9,1. Расчет КИЗА учитывает содержание основных примесей.
Примесь |
Концентрация примесей, |
Класс опасности |
|
доли ПДК |
|||
|
3 |
||
Пыль |
0,4 |
||
s o 2 |
0,08 |
3 |
|
с о |
1.0 |
4 |
|
N O 2 |
1,025 |
2 |
|
Фенол |
0,333 |
2 |
|
Формальдегид |
2,33 |
2 |
|
Бензол |
0,4 |
2 |
|
Толуол |
0,1 |
3 |
|
Ксилол |
0,65 |
3 |
|
Этилбензол |
0,7 |
3 |
|
Бензпирен |
3,5 |
1 |
Задача 4. Рассчитать единичный и комплексный ИЗА по среднегодо вым концентрациям в 2002 г. Показатель концентрации измеряемых при месей - в долях ПДК. Оценить динамику изменения КИЗА, если известно, что в 1999 г. - 16,8; в 2000 г. - 14,2; в 2001 г. - 13,0. Расчет КИЗА вести с учетом содержания пыли, S02, СО, N 02, фенола.
Примесь |
Концентрация примесей, доли ПДК |
Класс опасности |
Пыль |
0,93 |
3 |
s o 2 |
0,22 |
3 |
с о |
1,0 |
4 |
N O 2 |
1,25 |
2 |
Фенол |
0,667 |
2 |
Формальдегид |
3,0 |
2 |
Бензол |
0,5 |
2 |
Толуол |
0,1 |
3 |
Ксилол |
0,7 |
3 |
Этилбензол |
0,8 |
3 |
Бензпирен |
1,9 |
1 |
Задача 5. Рассчитать единичный и комплексный ИЗА по данным о среднем уровне загрязнения атмосферного воздуха за 2000 г. и текущий. Оценить динамику изменения уровня загрязнения.
Примесь |
ПДК, мг/м3 |
Средняя концентрация, мг/м3 |
||
2000 г. |
Текущий год |
|||
|
|
|||
Пыль |
0,15 |
0,16 |
0,1 |
|
s o 2 |
0,05 |
0,014 |
0,012 |
|
с о |
3,0 |
1,0 |
2,0 |
|
N O 2 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
|
H2S |
0,008 |
0,004 |
0,006 |
|
Фенол |
0,003 |
0,003 |
0,001 |
|
NH3 |
0,04 |
0,02 |
0,03 |
|
Формальдегид |
0,003 |
0,007 |
0,008 |
|
Бензпирен |
1,0 нг/м3 |
2,6 нг/м3 |
2,2 нг/м3 |
|
Задача 6. Рассчитать единичный и комплексный ГОА по среднегодо вым концентрациям в 2002 г. Оценить динамику изменения Ю13А, если известно, что в 1999 г. - 8,3; в 2000 г. - 5,2; в 2001 г. - 4,6. Для расчета КИЗА учитываются пыль, SO2, СО, NO2, формальдегид.
Примесь |
Концентрация примесей, доли ПДК |
Класс опасности |
s o 2 |
0,08 |
3 |
с о |
0,66 |
4 |
N O 2 |
0,75 |
2 |
Формальдегид |
2,33 |
2 |
Бензол |
0,25 |
2 |
Толуол |
0,03 |
3 |
Примесь |
Концентрация примесей, доли ПДК |
Класс опасности |
Ксилол |
0,2 |
3 |
Этилбензол |
0,35 |
3 |
Бензпирен |
2,7 |
1 |
Задача 7. Рассчитать единичный и комплексный ИЗА по среднегодо вым концентрациям в 2002 г. Оценить динамику изменения КИЗА, если известно, что в 1999 г. - 5,6; в 2000 г. - 6,9; в 2001 г. - 7,3. Расчет КИЗА должен учитывать пыль, SO2, СО, NO2, фенол.
Примесь |
Концентрация примесей, доли ПДК |
Класс опасности |
s o 2 |
0,22 |
3 |
с о |
1.0 |
4 |
N O 2 |
1,25 |
2 |
Фенол |
0,667 |
2 |
Формальдегид |
3,0 |
2 |
Бензол |
0,3 |
2 |
Толуол |
0,12 |
3 |
Ксилол |
0,75 |
3 |
Этилбензол |
0,75 |
3 |
Задача 8. Рассчитайте повторяемости концентраций примеси в возду хе выше заданного уровня по данным стационарного поста наблюдения за год.
Месяц |
Оксид |
Среднемесячные концентрации, мг/м3 |
|||
|
Диоксид азота |
Хлористый |
Фтористый |
||
|
углерода |
водород |
водород |
||
|
|
||||
Январь |
6,5 |
|
0,05 |
0,01 |
0,0005 |
Февраль |
5,2 |
|
0,04 |
0,015 |
0,0005 |
Март |
14 |
|
0,85 |
0,21 |
0,002 |
Апрель |
1,5 |
|
0,60 |
0,21 |
0,001 |
Май |
3,1 |
|
0,01 |
0,25 |
0,0015 |
Июнь |
16 |
|
0,21 |
1,0 |
0,005 |
Июль |
13,5 |
|
0,01 |
1,1 |
0,005 |
Август |
2 |
|
0,05 |
1,0 |
0,00498 |
Сентябрь |
3,1 |
|
0,04 |
0,21 |
0,00123 |
Октябрь |
0,1 |
|
0,03 |
0,2 |
0,001 |
Ноябрь |
2 |
|
0,01 |
0,015 |
0,0005 |
Декабрь |
6,3 |
|
0,56 |
0,012 |
0,0003 |
ПДК, мг/м3 |
3 |
|
0,04 |
0,2 |
0,001 |
Задача 9. Рассчитать единичный и комплексный ИЗА по средним концентрациям за 2002 г. Оценить динамику изменения КИЗА, если из вестно, что в 2000 г. - 2,2; в 2001 г. - 5,6. Расчет КИЗА учитывает SO2, СО, NO2, формальдегид.
Примесь |
Концентрация примесей, доли ПДК |
Класс опасности |
s o 2 |
0,1 |
3 |
с о |
0,5 |
4 |
N O 2 |
0,8 |
2 |
Формальдегид |
2,85 |
2 |
Бензол |
0,5 |
2 |
Толуол |
0,02 |
3 |
Ксилол |
0,5 |
3 |
Этилбензол |
0,15 |
3 |
Бензпирен |
2,7 |
1 |
Задача 10. Оценить уровень загрязнения атмосферы промышленного района по интегральным показателям загрязнения, используя результаты
эпизодических обследований за 2000 |
и 2003 гг. Оценить динамику изме |
|||
нения уровня загрязнения. |
|
|
||
|
|
----------------------------------------- ------ |
||
Примесь |
ПДК, мг/м3 |
Средняя концентрация, мг/м |
||
2000 г. |
2003 г. |
|||
|
|
|||
Пыль |
0,15 |
0,2 |
0,1 |
|
s o 2 |
0,05 |
0,014 |
0,021 |
|
с о |
3,0 |
1,0 |
2,0 |
|
N O 2 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
|
H2S |
0,008 |
0,005 |
0,001 |
|
Фенол |
0,003 |
0,003 |
0,002 |
|
Формальдегид |
0,003 |
0,007 |
0,007 |
|
Бензпирен |
1,0 нг/м3 |
2,4 нг/м3 |
3,0 нг/м3 |
|
1.2. Обоснование выбора веществ, подлежащих контролю
Перечень веществ для измерения на стационарных, маршрутных по стах и при подфакельных наблюдениях устанавливается на основе сведе ний о составе и характере выбросов от источников загрязнения и метеоро логических условиях, влияющих на рассеивание примесей. Существуют различные методы обоснования перечня загрязняющих веществ для кон троля уровня загрязнения атмосферного воздуха.