Для можливості дослідження стану довкілля і ступеню забруднення його різними полютантами необхідно мати методи визначення цих полютантів. Під час дослідження стану довкілля використовують якісні і кількісні методи визначення забрудників. При дослідженні стану довкілля використовують якісні і кількісні методи визначення хімічних речовин. Спочатку використовують як менш трудомісткий якісний метод визначення. Якісні методи дослідження мають супроводжуватися візуальним ефектом, для чого використовують реакції, при яких відбувається:
- поява чи зникнення осаду;
- поява, зникнення чи зміна кольору розчину;
- виділення газів;
- утворення кристалів характерного кольору і форми;
- поява забарвлених перлів та інше.
Для кількісного визначення полютантів використовують хімічні методи, фізико-хімічні методи (рідинна та газова хроматографія, іонообмінна хроматографія, електрохімічні методи, фізичні методи (мас спектрометрія), метод ядерного магнітного резонансу та інші.
Необхідно відмітити, що якісні методи дослідження можуть проводитися у місці відбору проби, в той час коли кількісні дослідження проводяться в спеціальних лабораторіях з застосуванням спеціального обладнання.
Екологічний моніторинг і якість природного середовища
Для керування процесом охорони природи, раціонального природокористування та забезпечення екологічної безпеки навколишнього середовища потрібна організація обліку антропогенних змін та їх проявів як в окремих регіонах, так і в глобальних масштабах. Такий облік потрібно здійснювати з метою запобігання будь-яким негативним наслідкам, погіршенню якості довкілля, а також для прогнозування змін у ньому та їх наслідків. Ці завдання вирішують за допомогою екологічного моніторингу. Екологічний моніторинг – це комплексна науково-інформаційна система спостережень, оцінки й прогнозування змін стану навколишнього середовища та живих організмів під впливом антропогенних факторів.
Розрізняють моніторинг фоновий, біологічний (біосферний) та господарський. За фонового моніторингу здійснюють систематичні стаціонарні заміри, які проводять за єдиною програмою стану атмосфери, грунту, природних вод та особливостей земної поверхні.
За біологічного моніторингу здійснюють систематичну оцінку стану видів рослин і тварин. Господарський моніторинг здійснюють з метою оцінки діяльності окремих сільськогосподарських або промислових об’єктів.
Екологічну безпеку біосфери повинна забезпечити система глобального моніторингу, організована на базі космічної та обчислювальної техніки на основі міжнародного співробітництва. Система моніторингу допомагає уникнути переходу критичних рівнів якості довкілля в екологічні катастрофи.
Семінарське заняття
Мета: закріпити отримані з лекції теоретичні знання з питань антропогенного впливу на довкілля.
Контрольні питання семінарського заняття.
1.Забруднення, визначення цього поняття, класифікація забруднень з позиції теорії перешкод та за походженням. Екологічна криза та екологічна катастрофа, визначення цих понять.
2. Причини антропогенного забруднення довкілля і основні джерела. Класифікація антропогенних забруднень за походженням.
3. Механічні забруднення, їх джерела і вплив на навколишнє середовище та живі організми.
4. Хімічні забруднення довкілля, джерела їх і основні забруднюючі речовини. Поведінка забруднюючих речовин в навколишньому середовищі, вплив на живі організми і стан навколишнього середовища.
5. Фізичні забруднення біосфери, основні види їх і джерела. Вплив на живі організми.
6. Забруднення довкілля пестицидами, особливості їх впливу на довкілля і живі організми.
7. Біологічне забруднення природне і антропогенне.
8. Якість середовища: нормування забруднень (ГДК, ГДР), принципи нормування, особливості нормування забруднень в різних середовищах.
9. Визначення забруднень в навколишньому середовищі, якісні і кількісні методи дослідження.
10. Характеристика регіонів України з найбільш забрудненим довкіллям.
11.Основні напрями заходів щодо попередження забруднень довкілля.
12. Нормативні вимоги до якості води відкритих водойм різних категорій. Визначення необхідного ступеня очистки стічних вод і умови скидання їх у водойми.
13. Екологічний моніторинг і якість природного середовища.
Тема: Екологічна безпека атмосфери
Мета: Ознайомити студентів з основними забруднювачами і забрудненнями атмосферного повітря, негативним впливом забруднень на довкілля і живі організми. Дати уяву студентам про нормування забруднень атмосфери, а також про основні заходи щодо попередження атмосферних забруднень.
Самостійна робота
Тема «Екологічна безпека атмосфери» повністю виноситься на самостійне вивчення студентами. Для орієнтації студентів при самостійному вивченні цієї теми приводимо контрольні питання.
1. Класифікація забруднень атмосфери, основні джерела забруднень атмосфери і основні забруднювальні речовини.
2. Вплив забруднень атмосфери на довкілля і живі організми.
3. Трансформація забруднень в атмосфері.
4. Парниковий ефект, кислотні дощі.
5. Руйнування озонового шару, ядерна зима.
6. Нормування якості повітря, визначення концентрацій забрудників в атмосферному повітрі.
7. Основні напрями заходів щодо попередження забруднення атмосферного повітря..
8. Очищення газодимових викидів, методи і принципи дії очисних споруд.
Тема: Екологічна безпека гідросфери
Мета теми: Ознайомити студентів з основними забруднювачами і забрудненнями вод Світового океану, поведінкою забруднень у воді, впливом їх на живі організми і процеси самоочищення води. Ознайомити з вимогами до якості води, з принципами визначення необхідного ступеня очистки стічних вод.
Самостійна робота
Тема «Екологічна безпека гідросфери виноситься повністю на самостійне вивчення студентів. Для орієнтації студентів при вивчені даної теми приводимо контрольні питання по темі:
1.Користувачі і споживачі води, їх роль в забрудненні води.
2. Основні забруднювачі і забруднювальні речовини, що забруднюють води Світового океану.
3. Класифікація забруднювальних речовин.
4. Поведінка забруднень у воді та вплив їх на організми гідросфери і людей. Самоочищення води.
5. Контроль і управління якістю води.
6. Нормативні вимоги до якості води відкритих водойм різних категорій.
7. Визначення необхідного ступеня очистки стічних вод і умови скидання їх у водойму.
8. Основні напрями шляхів попередження забруднення відкритих водойм та підземних вод.
9. Очищення стічних вод, методи.
Тема: Екологічна безпека літосфери
Мета теми: Ознайомити студентів з основними джерелами забруднення літосфери і можливими змінами забруднень в грунті, з особливостями забруднення грунту пестицидами, впливом їх на живі організми грунту і людей.
Самостійна робота
Тема «екологічна безпека літосфери також виноситься повністю для самостійного вивчення студентами. Для орієнтації студентів при опрацюванні цієї теми приводимо контрольні питання.
1. Забруднення літосфери: основні джерела і забруднювальні речовини.
2. Поведінка забруднень в грунті і вплив їх на живі організми. Самоочищення грунтів.
3. Особливості забруднення грунтів пестицидами та мінеральними добривами.
4. Нормування забруднень в грунті, контроль і управління якістю грунтів.
5. Деградація грунтів, основні причини, Рекультивація земель.
6. Бережне ставлення до надр і земної поверхні, Охорона ландшафтів.
Тема: Екологічні проблеми України
Мета теми: Дати уяву студентам щодо екологічного стану довкілля України і окремих регіонів, залежності екологічного стану від господарської діяльності, про основні критерії оцінки стану довкілля в нашій країні і принципи нормування його якості.
Контрольні питання теми:
1. Основні джерела забруднення атмосферного повітря України і їх характеристика.
2. Характеристика регіонів України з найбільш забрудненим атмосферним повітрям.
3. Основні нормативи оцінки ступеня забруднення повітря, їх значення.
4. Основні напрями заходів щодо попередження забруднення атмосфери.
5. Екологічний стан основних рік України, основні забруднювачі їх.
6. Стан малих річок України. Екологічний стан Азовського і Чорного морів.
7. Нормування якості води відкритих водойм в нашій країні. Контроль і управління якістю води.
8. Стан земельного фонду України, основні джерела забруднення грунтів, поведінка забруднень в грунті.
9. Стан лісів в Україні.
10. Проблеми відходів людської діяльності (промислові відходи) в Україні.
11. Проблеми житлово-комунальних відходів в Україні.
12. Стан природного середовища Миколаєва та області.
Лекція: Екологічні проблеми України
З появою людини на планеті Земля велику роль у глобальній екосистемі стали відігравати взаємовідносини суспільства і природи. Особливо швидко посилюється вплив суспільства на природу у зв’язку з розвитком машинного виробництва. Завойовуючи природу людство значною мірою підірвало природні умови власної життєдіяльності, Вся планета нині страждає від антропогенного тиску. Він виявляється через забруднення довкілля, виснаження природних ресурсів і деградацією екосистем, через хижацьке винищення лісів. Всі ці процеси ми бачимо і в Україні.
В колишньому СРСР Україна займала 2,7% всієї території Союзу і мала 18% населення. За станом на 1989 рік Україна давала 30% загальносоюзної продукції чорної металургії, 50% видобутку залізної руди, 25% - вугілля, 18% виробляла мінеральних добрив. Таке промислове навантаження призвело до того, що на Україну припадало до 25% загальносоюзного забруднення; середня його цифра в 15 разів перевищувала середні показники по Союзу, а в Кривому Розі, містах Донбасу, Дніпродзержинську – у сотні разів.
Нині, в зв’язку з падінням промислового і сільськогосподарського виробництва після 1992 року, техногенне навантаження на довкілля України трохи зменшилося, але стан довкілля України залишається далеко незадовільним, особливо в містах, де промислове виробництво не зазнало значного спаду.
Розглянемо коротко стан основних середовищ України.
Атмосферне повітря. У результаті антропогенної діяльності забруднюється атмосферне повітря, що призводить до зміни його хімічного складу. Основними забруднювачами повітря України є підприємства чорної металургії (33%), енергетики (30%), вугільної промисловості (10%), хімічної та нафтохімічної промисловості)7%)
При виплавлянні 1т чавуну в повітря виділяється 4,5кг пилу, 2,7кг оксиду сульфуру, до 0,6кг мангану, а також невеликі кількості фосфору, арсену, меркурію. Найбільші забрудники, що утворюються при виробництві чавуну і сталі – пил різної хімічної природи та оксид сульфуру. Окрім цього слід враховувати, що при отриманні заліза та інших металів із сульфідних руд витрачаються значні об’єми кисню. Так для одержання 1т окислу заліза витрачається 1,1т кисню.
Потенціал електроенергетики України становлять 44 потужних ТЕС (найбільші Вуглегірська, Запорізька, Криворізька). ТЕС на Україні забезпечують виробництво до 39% електроенергії. 26% забруднень атмосфери – це забруднення, що дає теплова енергетика. На кожну КВт/год. Виробленої електроенергії в атмосферу поступає (залежно від виду палива) від 6 до 8 г сульфуру, 0,7 – 2,7г твердих часточок, 1 – 3,5г оксиду нітрогену.
Значний вклад в забруднення атмосферного повітря в Україні вносять хімічна і нафтохімічна промисловість, промисловість будівельних матеріалів, гірничодобувна промисловість, транспорт.
Щорічно по всій Україні в атмосферу потрапляє до 20 млн тон шкідливих речовин. На території України функціонує 1500 підприємств, які викидають в атмосферу шкідливі речовини. Загальна кількість відходів щороку збільшується на 12 млн тон.
Найбільший внесок у викиди сірчистого ангідриду дають підприємства енергетики, чорної металургії та вугільної промисловості; їхня частка складає 80% викидів. Ці підприємства дають і 72% викидів окислів азоту.
У викиди вуглеводнів найбільший внесок дають підприємства хімічної, нафтохімічної і газової промисловості (42%).
Більше третини загального обсягу шкідливих викидів дає автотранспорт – 6,5 млн тон на рік.
Найбільш забруднене атмосферне повітря в Донецькому і Придніпровському регіонах, а також навколо обласних центрів. Так а атмосферу Донецької області потрапляє 40% всіх викидів в атмосферу України. Середня забрудненість атмосфери області в 7 разів перевищує середній показник по Україні, а у Маріуполі, Макіївці, Єнакієве, Горлівці – у 200 разів. Рівень забруднення атмосфери тут класифікується як небезпечний і надто небезпечний.
На Донецьку область припадає майже 50% відходів вугледобувної промисловості, 40% металургійних шламів і більше 30% золошламовідходів.
Високе забруднення навколишнього середовища, особливо атмосферного повітря, перетворило Донецьку, Луганську і Дніпропетровську області в ареали найбільш високого в світі забруднення природного середовища.
В Миколаєві, як і в інших промислових містах викиди забруднюючих речовин в повітря сконцентровані над промисловими підприємствами. В 1995 р. 19 найбільших підприємств Миколаєва викинули в атмосферу 15,2 тис.тон забруднюючих речовин, що становило 87% всіх забруднюючих речовин.
В зв’язку з зменшенням за останні роки об’ємів промислового виробництва промислові викиди в атмосферу значно зменшилися (68 кг/людину в 1991 р. і 28,4 кг/людину в 1995 р.). В Миколаївському районі на одну людину припадає 120 кг в рік (за рахунок Ольшанського цементного заводу), в Первомайську – 55, у найбільш чистому Бережанському районі – 2 кг/людину в рік.
В Миколаєві швидко зростає кількість автотранспорту (за останні 10 років кількість автомобілів збільшилася в 5 разів). Автомобільний транспорт став основним джерелом забруднення атмосферного повітря міста.
Якщо характеризувати екологічний стан повітря Миколаєва комплексним індексом забруднення атмосфери, то він на цей час значно нижчий в порівнянні з середнім показником по Україні.
Охорона та використання атмосферного повітря в нашій країні регулюються законом України «Про охорону атмосферного повітря» від 16 жовтня 1992 року та ще 10 правовими положеннями і інструкціями.
Для контролю за якістю атмосферного повітря за станом його забруднення в нашій країні користуються гранично допустимими концентраціями (ГДК). ГДК установлені на основні шкідливі речовини в повітрі промислових підприємств і в атмосферному повітрі. Для визначення ступеня забруднення повітря хімічними речовинами визначені в кожному конкретному випадку концентрації порівнюють з їх ГДК. ГДК дають також можливість сформулювати вимоги до очисних споруд і їх можна розглядати як один із засобів запобігання надмірному забрудненню.
З метою стабілізації стану повітряного середовища та поліпшення якості повітря в країні передбачається розробити стандарти якості повітря, пов’язавши їх з міжнародною системою стандартів. Передбачається також створити нову систему екологічного нормування. Будуть введені технологічні стандарти і нормативи для забруднювальних речовин викидних газів з урахуванням можливостей новітніх технологій.
Важливим нормативом, який дає можливість попередити надмірне забруднення атмосфери, є гранично допустимий викид (ГДВ).
Всі заходи, направлені на попередження забруднення атмосфери, можна розділити на 3 групи: планувальні, технологічні та санітарно-технічні. Планувальні заходи передбачають розміщення промислових підприємств з урахуванням рози вітрів, додержання розмірів санітарно-захисних зон, планування взаємного розміщення виробничих приміщень і т.п. Технологічні заходи передбачають застосування по можливості малотоксичних речовин, безвідходних технологій, герметизація технологічних процесів, автоматизація і механізація погрузо-розгрузочних робіт, тощо.
Санітарно-технічні заходи передбачають недопущення викиду в атмосферне повітря хімічних речовин, що утворилися. Це може бути досягнуто вловлюванням шкідливих речовин на місці їх утворення, або очисткою повітря перед викидом його в атмосферу.
