Министерство транспорта российской федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения»

Кафедра «Химия и экология»

Н.А. Соснина Е.Л. Терехова

Экология и охрана окружающей среды

Методическое пособие

по выполнению лабораторных работ

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2006

УДК 574 (075.8)

ББК Е 081я73

С 664

Рецензент:

Доктор технических наук, профессор,

заведующий кафедрой «Гидравлика и водоснабжение»

Дальневосточного государственного университета путей сообщения,

академик международной академии наук экологии

и безопасности жизнедеятельности

Л. Д. Терехов

Соснина, Н. А.

С 664 Экология и охрана окружающей среды : метод. пособие по вы-                полнению лаб. работ / Н. А. Соснина, Е. Л. Терехова. – Хабаровск :                Изд-во ДВГУПС, 2006. – 44 с. : ил.

Методическое пособие разработано в соответствии с профессиональной образовательной программой.

Лабораторные работы составлены по двум основным разделам дисци­плины «Экология»: экологическому контролю объектов окружающей среды и элементам инженерной экологии (экозащитные техники и технологии). Те­матика лабораторных работ способствует формированию экологического мировоззрения студентов, а также связана с общетехническими и специ­альными дисциплинами.

Методическое пособие предназначено для студентов всех форм обучения технических специальностей, изучающих дисциплину «Экология».

УДК 574 (075.8)

ББК Е 081я73

© ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения» (ДВГУПС), 2006

Предисловие

В условиях возрастающего антропогенного давления на окружающую природную среду экологическая направленность образования на всех уровнях становится крайне актуальной. В настоящее время экология (и её практическая направленность – охрана окружающей среды) стала инте­гральной наукой, связанной со многими естественными и техническими дисциплинами вузов.

Экологическое образование необходимо студентам как для формиро­вания мировоззрения современного человека, ответственного за сохране­ние биосферы планеты, так и для решения конкретных экозащитных про­изводственных и научно-технических задач. Поэтому овладение лабора­торными навыками по дисциплине «Экология» значительно углубит позна­ние предмета и повысит его практическую значимость.

Каждая лабораторная работа рассчитана на два академических часа, по­этому в практикум не включены работы, выполнение которых связано с длительными сложными инструментальными методами экологических ис­следований, требующих дополнительной специальной подготовки. Подбор тематики лабораторных работ определялся, главным образом, их практи­ческой значимостью для направлений подготовки студентов.

Первый раздел методического пособия посвящён элементам экологи­ческого контроля и мониторинга состояния окружающей среды. В теорети­ческой части даются: классификация загрязнителей экосистем, понятие «экологический контроль и мониторинг», их назначение, структура и виды. Практическая часть представлена следующими лабораторными работами:

– определение физических и органолептических показателей питьевой воды и сравнение их с данными СанПиН;

– определение наличия тяжелых металлов в поверхностных водах и изучение их влияния на растительные и животные белки;

– определение содержания нитратов в пищевых продуктах;

– определение легко- и среднерастворимых соединений химических элементов в почвах производственных территорий.

Второй раздел представлен элементами инженерной экологии. В тео­ретической части дается классификация загрязнителей природной среды и характеристика техник и технологий, направленных на охрану и ликвида­цию вредных воздействий на окружающую природную среду. В частности, рассматривается деградация водных экосистем под действием антропо­генных факторов, в том числе, в результате сброса сточных вод предпри­ятиями железнодорожного транспорта. В лабораторной части изучаются раз­личные методы очистки сточных вод – фильтрация, сорбция, коагуляция, реагентная очистка – как конкретные виды экозащитных технологий, опре­деляется их эффективность в зависимости от вида и количества загрязни­телей стоков.

1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

1. Теоретическая часть

Окружающая среда (ОС) – это вещества, силы, явления природы, её про­странства, любая среда, созданная человеком, которые находятся вне рас­сматриваемого объекта, но непосредственно контактируют с ним (рис. 1).

Рис. 1. Схема «человек – окружающая среда»

В последнее время значительно усилилось отрицательное воздейст­вие на экологические системы как природных факторов (участившиеся природные катаклизмы), так и антропогенных (факторы, связанные с дея­тельностью человека).

1. Уровни загрязнения окружающей среды

Загрязнения окружающей природной среды (ОПС) – это внесенные или возникшие в ней новые, не характерные для нее, физические, химиче­ские, биологические, информационные агенты; или превышающие сред­немно­голетние уровни показателей уже существующих в природе агентов. При­родные и антропогенные загрязнения по характерным признакам де­лятся на физические, химические, биологические и смешанные (рис. 2).

Рис. 2. Классификация загрязнителей природной среды

Воздействие вредных химических, физических, биологических загряз­нений на биоценозы экосистем характеризуются четырьмя уровнями.

1-й – загрязнения ОС не вызывают изменений в биоце­нозе:

dP_загр./dt < dP_самооч./dt;

2-й – загрязнения ОС вызывают нагрузки на биоценоз в преде­лах его саморегулирования: dP_загр./dt = dР_самооч./dt;

3-й – загрязнения природной среды вызывают в биоценозе не­обра­ти­мые изменения (снижение продолжительности жизни особей, бо­лезни и пр.): dP_загр./dt > dP_самооч./dt;

4-й – загрязнения вызывают разрушение биоценозов (исчезно­вение от­дельных видов и пр.): dP_загр./dt >> dP_самооч./dt.

Уровни любого вида загрязнений должны обязательно контролиро­ваться с це­лью защиты живых организмов и, в частности, человека. Нор­мативы качества ОС должны отражать требования к ней различных потребителей и обеспечивать сохра­нение экологического равновесия в природных системах в пределах их само­регулирования.

Нормирование качества ОС бывает двух видов: санитарно-ги­ги­ени­че­ское и эко­логическое. Гигиенические нормативы устанавливаются в интересах здоровья че­ловека, сохранения его генофонда и действуют по всей терри­тории РФ. Цель эко­логического нормирования – сохранение установивше­гося равновесия в природе в пределах возможной саморегуляции экоси­стем. Экологические нормативы разра­батываются на локальном и регио­нальном уровнях.

При санитарно-гигиеническом нормировании химических загрязнителей ОС пользуются величиной ПДК (предельно допустимая концентрация), мг/л, мг/м³, мг/г. ПДК – это максимальное количество веще­ства в единице объёма или массы ОС, которое при ежедневном воздействии в течение неограни­ченного времени не вызывает каких-либо изменений в ор­ганизме чело­века и не влияет на его потомство.

При нормировании физических загрязнителей пользуются величиной ПДУ (предельно допустимые уровни) и в зависимости от вида загрязнения выделяют: ПДУ шума, Дб; ПДУ радиации, мбэр/год; ПДУ эл. магн. полей, В/м; ПДУ освещ., люкс/м³.

При нормировании биологического загрязнения пользуются величиной: ПДК микроорг., колон./л.

Ввиду сильного антропогенного загрязнения ОС на многие загрязни­тели вводятся ВДК (временно допустимые концентрации):

lg ВДК = 0,61 lg ПДК – 1,0.

Если состояние качества ОС не соответствует нормативным требова­ниям, отраженным в санитарных нормах и правилах на качество отдель­ных объектов ОС, а экологические системы не компенсируют антропоген­ных нагрузок, необходимы специальные мероприятия по контролю и ох­ране ОС, к которым относятся экологический контроль за состоянием объ­ектов ОС и экологический мониторинг состояния окружающей природной среды.

2. Экологический мониторинг

Мониторинг – это система выполняемых по заданной программе регу­лярных комплексных долгосрочных наблюдений за состоянием ОС, ее за­грязнением, происходящими природными явлениями, а так же оценка, прогноз последующих изменений и регулирование качества ОС за счет разработки и выполнения природоохранных мероприятий (рис. 3). Он яв­ляется начальным этапом системы обеспечения экологической безопас­ности. Один из главных принципов экомониторинга – непрерывность сле­жения. В Российской Федерации мониторинг за состоянием ОС осуществ­ляется в соответствии с Постановлением Правительства РФ «О создании Единой государственной системы экологического мониторинга» от 24.11.93 г.

Различают три уровня территориального охвата современного монито­ринга:

• локальный (биоэкологический, санитарно-гигиенический);

• региональный (геосистемный, природно-хозяйственный);

• глобальный (биосферный, фоновый), включающий наблюдение за со­стоянием ОС из космоса (космический мониторинг).

Рис. 3. Принципиальная схема экологического мониторинга ОС

В основных структурных элементах ОС ведутся постоянные наблюде­ния за присутствием следующих наиболее опасных для природных экоси­стем и человека загрязняющих веществ:

• в атмосферном воздухе – оксидов углерода, азота, серы, аэрозолей (взвешенных веществ), углеводородов, радионуклидов, диоксинов и пр.;

• в поверхностных водах и почве – нефтепродуктов, фенолов, тяжелых металлов, соединений фосфора и азота, пестицидов, минеральных солей, РН (комплексный показатель реакции среды);

• в биоте – тяжелых металлов, радионуклидов, диоксинов, нитратов.

Проводится также мониторинг воздействия вредных физических фак­торов (радиация, шум, электромагнитные поля) на человека и экосистемы в целом.

Результаты экомониторинга ОПС включают в отраслевые кадастры природных ресурсов и используют для принятия экологически значимых хозяйственных или иных решений.

3. Экологический контроль

Экологический контроль – одно из звеньев организационно-правового механизма охраны ОС, предусмотренное разделом XI Федерального за­кона от 10.01.02 № 7-Ф3 «Об охране ОС», начальный этап экологического мониторинга. Его целью является проверка исполнения требований эколо­гического законодательства, соблюдения нормативов и нормативных до­кументов в области охраны ОС и обеспечения экологической безопасности населения. Посредством экологического контроля обеспечивается соблю­дение природопользователями экологических требований. Таким образом, экологический контроль выполняет ряд функций: предупредительную, ин­формационную и карательную.

Экологический контроль подразделяется на государственный, произ­водственный, муниципальный и общественный.

Основными объектами экологического контроля являются: атмосфер­ный воздух, воздух рабочей зоны, питьевая вода, вода поверхностных и подземных водоёмов, почва, продукты питания и пр.

Контрольные вопросы

1. Что такое «окружающая среда»? Какова ее структура?

2. Что называется загрязнителями ОС, и как они классифицируются?

3. Какие бывают уровни загрязнения ОС?

4. Что понимается под нормированием ОС? Виды нормирования каче­ства окружающей природной среды.

5. Что понимается под ПДК и ПДУ?

6. Дайте понятие «экологический контроль». Каковы его цели, виды, объекты?

7. Дайте понятие «мониторинг состояния окружающей среды». Каковы его принципы, цели, виды?

8. Контроль за какими наиболее опасными химическими и физическими загрязнителями осуществляется в структурных элементах ОС?