Методи вивчення характеру забруднень

У залежності від типу антропогенних забруднень (тверді, рідкі чи газові викиди, фізичні поля, шум тощо) існують численні методи вивчення хімічного і фізичного стану повітряного чи водного середовища, ґрунтів чи живої речовини. Це сучасні методи й устаткування, які використовуються в хімічних, фізичних, біологічних, геолого-географічних науках при дослідженнях як в лабораторіях, так і в польових умовах. Обробка, систематизація і частковий аналіз результатів комплексних досліджень виконуються з використанням сучасних ЕОМ. Складання різного типу екологічних карт виконується також за допомогою сучасної комп'ютерної техніки.

Будь-які дослідження починаються з польових обстежень об'єкту (ділянки, райони, регіони), визначення його природних умов у минулому, а також сучасної техногенної ситуації (кількості й характеру промислових об'єктів, густоти населення та особливостей його розселення, особливостей розвитку сільського господарства, транспорту, військової справи), визначення основних об'єктів-забруднювачів довкілля. Для цього використовуються фондові й літературні геолого-географічні та біологічні матеріали, польові маршрутні обстеження, дані СЕС району (регіону), а також товариств з охорони природи.

Наступним етапом є розробка (згідно з поставленим завданням і масштабами робіт) програми детальних комплексних екологічних обстежень, контрольних чи режимних спостережень за станом довкілля, відбір зразків води, повітря, ґрунтів, рослинності для контрольних чи масових хімічних аналізів, виконання польових і лабораторних досліджень з метою виявлення якості й кількості токсикантів в елементах біосфери, з'ясування шляхів (напрямів) і швидкостей їхньої міграції. Суттєве значення при цьому має проведення дистанційної геолого-географічної аерокосмічної зйомки району чи регіону, геофізичних наземних робіт.

Третім етапом є складання комплексу екологічних карт і прогноз динаміки екологічного стану на близьку й далеку перспективу.

Важливим моментом при цьому є моделювання екологічних ситуацій при різних сценаріях розвитку антропогенних забруднень для вибору оптимального варіанта характеру взаємовідносин людини і природи.

На карти наноситься інформація: розташування джерел забруднення довкілля, ареали розсіювання шкідливих речовин, найменування й концентрація останніх, ступінь шкоди здоров'ю людей та економічних втрат (окремо від кожного токсиканта), екологічної витривалості території та ін.

При аналізі матеріалів досліджень хімічного, фізичного та біологічного характеру користуються класифікаціями забруднень навколишнього середовища, таблицями гранично допустимих концентрацій (ГДК) забруднювачів води, повітря, грунтів чи продуктів харчування, екологічними довідниками, посібниками для розрахунків ступеню забруднення води, повітря чи харчових продуктів (типу СН 76/87) тощо.

Забруднення довкілля класифікується фахівцями на основі різних принципів, але в загальному його можна об'єднати в такі групи:

1) механічні, хімічні, фізичні, біологічні;

2) матеріальні, енергетичні (як і 1) за типом походження;

3) стійкі, середньотривалі, нестійкі (за часом взаємодії з довкіллям);

4) прямого й непрямого впливів на біоту;

5) навмисні, аварійні, аварійно-випадкові.

Людство продукує (з викидом у довкілля) близько 20 000 шкідливих речовин, але тільки майже на 2000 з них вироблені норми вмісту в довкіллі, або так звані ГДК: близько 700 для атмосфери, близько 1200 — для природних вод і близько 200 — для ґрунтів.

Треба зазначити, що доки промисловість, транспорт, аграрництво перейдуть на технології й устаткування, які зведуть до нуля викиди в довкілля шкідливих речовин, доти найефективнішим способом стримування потоку забруднень залишиться жорстке нормування кількості викидуваних у повітря, води, землі токсикантів, найсуворіший контроль за всіма типами викидів та суворе покарання екологічних злочинців.

Встановлення ГДК шкідливих речовин у різних середовищах як основи нормування - дуже складне і відповідальне завдання. Останнім часом стало відомо, що визначення ГДК окремо взятого забруднювача, особливо, коли його концентрації близькі до умовної норми або дещо перевищують її, не дає об'єктивного уявлення про його можливу шкоду для здоров'я. Чимдалі більше накопичується даних про те, як близька до норми концентрація кількох шкідливих речовин (кожної окремо), скупчившись в середовищі, стає небезпечною. Це так званий ефект підсумовування негативного впливу, або ефект синергізму. Виявлено, наприклад, що підсилюють шкідливий вплив на здоров'я людей не тільки окремі хімічні елементи чи сполуки, коли вони містяться разом у воді, їжі, повітрі, а й коли поєднуються дії пестицидів та радіації, радіації і шумів тощо. Крім того, великий вплив має рухливість хімічних елементів у середовищі, їхня активність, здатність вступати в сполуки, засвоюватись організмами і виводитися з них чи бути пасивними. Дія сірчистого газу підсилюється дією діоксиду нітрогену, фенолу, парів сульфатної кислоти.

ГДК — це максимальна концентрація будь-якої речовини в повітрі, воді, їжі, яка не шкодить здоров'ю людини, не погіршує її самопочуття і не знижує працездатності. Визначають його за допомогою високочутливих тестів, експериментів у лабораторіях і лікарнях, за даними тривалих спостережень за здоров'ям людей на шкідливих виробництвах, на основі аналізів наслідків аварій на хімічних заводах, шахтах та ін., за даними експериментів на тваринах, епідеміологічних досліджень. При цьому до певного порогу впливу додають коефіцієнт запасу, щоб знизити дію токсиканту ще в кілька разів.

Виражається ГДК шкідливих речовин у повітрі — в мг/м³, воді — мг/л, у ґрунті та продуктах харчування — мг/кг.

Виділяють максимальні разові та середньодобові ГДК (перші не повинні шкодити протягом 20 хв, другі — при необмежено довгому вдиханні (споживанні). Приклад значень деяких ГДК: у повітрі сірчистого ангідриду повинно бути не більше 0,05 мг/м³ (середньодобова), або 0,5 мг/м³ (максимальна разова), гідрогенсульфуру — не більше 0,008 мг/м³, парів меркурію або плюмбуму — не більше 0,0003 мг/м³, оксидів нітрогену — 0,04 мг/м³, амоніаку — 0,004 мг/м³, сажі — 0,05 мг/м³; у воді — цинку, кобальту, феруму — не більше 1,0 мг/л, хрому, купруму, плюмбуму, нікелю, вольфраму, молібдену — не більше 0,1 мг/л, меркурію — 0,005 мг/л.

За підрахунками спеціалістів, якщо не вжити термінових заходів щодо зменшення забруднень довкілля, то через 50 років, з урахуванням зростання виробництва, вміст оксиду феруму в ґрунтах і водах планети подвоїться, сполук цинку й плюмбуму зросте в 10 разів, меркурію, кадмію, стронцію - у 100 разів, миш'яку — в 250 разів.

Визначені також допустимі норми для шумів, вібрацій, радіаційного опромінення, магнітного та гравітаційного поля. Ці норми є в найновіших довідниках (екологічних, фізичних, медичних). Рекомендовані шуми в приміщеннях — 30-50 дБ, лабораторіях — 50-65 дБ. Больовий поріг — 120-130 дБ.

Увійшли в ужиток ще такі поняття, як гранично допустимі викиди (ГДВ), гранично допустимі навантаження (ГДН), санітарно-захисні зони (СЗЗ), загальне техногенне екологічне навантаження (ЗТЕН), екологічна витривалість (ЕВ), гранично допустима доза (ГДД), гранично допустимий скид (ГДС), гранично допустимий рівень (ГДР) та ін.

Для визначення ГДК і вище згаданих характеристик екологічних умов територій чи акваторій відома методика розрахунків концентрацій шкідливих речовин у повітрі, воді, продуктах харчування, затверджені спеціальними документами, держстандартами. При цьому користуються досить складними багатокомпонентними формулами.

З метою зменшення забруднень довкілля промисловими газо-димовими та рідкими викидами, побутовими стоками розроблені численні методи їх очищення: механічні, фізично-механічні, хімічні, біологічні.

Механічні — сухе пиловловлювання за допомогою циклонних сепараторів і різних фільтрів (механічних, електричних, тканинних, керамічних, пластмасових), мокре пиловловлювання за допомогою зрошувальних пристроїв, скруберів, барботажних і пінних апаратів.

Фізико-хімічні — різні адсорбційні методи.

Хімічні — хемосорбція, каталітичне окиснення, термічне окиснення, спалювання, розклад речовин. З усіх точок зору спалювання найбільш економічно й екологічно невигідне, хоча і є найпростішим методом.

Для стічних вод використовують такі механічні методи очищення, як відстоювання, спливання, флотація, фільтрування. З хімічних методів — екстракція, адсорбція, електроліз, йонообмін, озонування, нагрівання. Аеробні та анаеробні методи очищення стоків належать до біохімічних.

У перспективі розвиток промисловості піде шляхом поступового переходу на безвідхідне виробництво, але це — далека перспектива.

Економічні збитки від промислових викидів та економічна ефективність ресурсозберігаючих та природоохоронних заходів оцінюються згідно з тимчасово діючими методиками.

Екологічний моніторинг