Лекция 4. Лекция Методы, способы и технические устройства рассеивания загрязняющих веществ аэродинамический и гидродинамический Способы выпуска загрязненных сточных вод в водоемы
 Скачать 212.08 Kb.
|
|
Лекция 4. Методы, способы и технические устройства рассеивания загрязняющих веществ аэродинамический и гидродинамический Способы выпуска загрязненных сточных вод в водоемы - сосредоточенные водной точке - рассеивающие (выпуск разбит на большое число струй. По размещению выбросов в водоеме различают _ поверхностные (на водную поверхность - прибрежные (сброс на берег водоема - подводные (в толщу водоемов, вынесенные на значительные расстояния от берега водоема. Наименее вреден подводный рассеивающий выпуск вдали от берега, поскольку он обеспечивает быстрое перемешивание жидких загрязнителей в водоеме с резким снижением концентраций загрязнителей в единице I объема воды (1 мкм. Метод рассеивания (молекулярная диффузия) в атмосфере и водной среде — рассеивание загрязнителей за счет молекулярной диффузии. Диффузия — это самопроизвольный процесс переноса вещества за счет колебательных движений атомов, молекул, ионов и коллоидных частиц в газах, жидкостях и твердых веществах. Такой перенос (в той или иной среде или между средами) всегда направлен от большей к меньшей концентрации вещества. В атмосфере ив воде рассеивание загрязнителей идет более интенсивно как за счет высокой подвижности молекул в среде (высокой скорости диффузии, таки за счет постоянного механического движения самой среды, что создает хорошие условия для перемешивания веществ. 3. Метод "диффузии в почве и донных отложениях (осадках. Почва и осадки на дне водоемов не являются истинными твердыми средами, т. к. часто содержат воду, поэтому в них невозможно ни чисто механическое перемешивание между твердыми частицами, ни постоянная взаимная диффузия между твердыми частицами. Рассеивание загрязнителя здесь возможно только путем диффузии через воду как среду-переносчик. 4. Метод "рассеивания загрязнителей из дымовых труб. Рассеивание выходящих из труб газов в атмосфере зависит от аэродинамики самых нижних частей атмосферы. Поэтому рассеивание загрязнителей идет более интенсивно в солнечные дни, когда поверхность суши и воздух в приземных слоях теплее воздуха более высоких слоев атмосферы. При этом дым из труб быстро возносится вверх восходящими потоками более теплого воздуха. Такое рассеивание с перемешиванием называется "восходящим или "турбулентным При рассеивании загрязнителей через трубы максимальная концентрация загрязнителей в атмосфере наблюдается на расстоянии, равном 10—30 высотам трубы. Однако если температура выбрасываемого газа или аэрозоля значительно выше температуры окружающего воздуха, то над трубой стоит восходящий нерассеянный столб дыма. В этом случае вместо физической высоты трубы для определения рассеивания дыма берут эффективную высоту те. сумму высоты трубы и высоты нерассеянного столба дыма. Рассеивание загрязнителей дымовыми трубами эффективно при достаточно большой высоте труб на возвышенных местах, господствующих над прилегающей местностью, при значительной разнице температур приземного воздуха и высоких слоев воздуха. В противном случае часто происходит размыв струи дыма у поверхности земли, подсос дыма в низины или в их пространства между зданиями, возникают застои загрязнителей в складках местности. 4. Метод "турбулентной диффузии вводной среде. Это самопроизвольные перемещения жидких загрязнителей и уменьшения их концентрации. 5. Метод "межфазового переноса загрязнителя в системе "атмосфера - вода. Водные объекты занимают более 70% поверхности земли, поэтому перенос загрязнителей из атмосферы вводу и наоборот имеет очень большое значение в распределении загрязнителей в окружающей среде. Загрязнение природной среды — это внесение в ту или иную экологическую систему несвойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, в результате чего данная система разрушается. Загрязнение природной среды происходит как от естественных (природных) причин, таки в результате хозяйственной деятельности человека. Вследствие этого загрязнения окружающей среды подразделяется на - природные (наводнение, извержения вулканов, селевые потоки и т. д - антропогенные Воздействие человека на природу может быть как прямым, таки опосредованным косвенным - прямое воздействие на природу — это непосредственное, не всегда планируемое и желаемое изменение природы. Среди прямых воздействий различают • антропическое воздействие — непосредственное влияние человечества на процессы в окружающем его мире. Сопровождается уменьшением популяций различных видов, приводит к нарушению равновесия между популяциями и загрязнению окружающей среды • антропогенное — это сумма прямых и опосредованных влияний человека на природную среду • аддитивное — совокупное воздействие нескольких загрязнителей (химических, биологических, физических и т. д • кумулятивное — суммирование всех порций одного фактора с усилением общего влияния, но при этом характер воздействия сохраняется • синергическое — представляет собой комплексное воздействие нескольких факторов, при котором общий результат оказывается иным, чем при суммировании порознь - косвенное воздействие - непреднамеренное изменение природной среды в результате цепи природных реакций, вследствие хозяйственной деятельности. Различают следующие виды загрязнений экологических систем - ингредиентное загрязнение • минеральное загрязнение продукты сгорания топлива, отходы химических производств и т. д • органическое загрязнение пестициды и т. д - параметрическое - шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное загрязнения - биоиенотическое - различные факторы дискомфорта, нарушение баланса популяций живых организмов - стациально-деструктивное загрязнение - перевырубка леса, эрозия почв, зарегулирование реки превращение проточных водоемов в застойные, урбанизация населенных пунктов, дорожное строительство, лесные и степные пожары. Основными показателями, характеризующими воздействие загрязняющих веществ на природную среду, являются - предельно допустимая концентрация (ПДК) - норматив - количество вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени, практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства - предельно допустимый выброс (ПДВ) - объем (количество) загрязняющего вещества за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям в окружающей природной среде или опасно для здоровья человека. ПДВ залповый - единовременный концентрированный выброс значительного количества загрязняющих веществ в окружающую среду - предельно допустимый сброс (ПДС) - научно-технический норматив - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте - предельно допустимая доза (ПДД) - максимальное количество вредного агента, проникновение которого в организмы (через дыхание, пищу и т. д) или их сообщества еще не оказывает на них пагубного влияния. Устанавливается ПДД за определенный промежуток времени (час, день, год - доза токсичная — минимальное количество вредного агента, которое приводит к заметному отравлению организма. Для характеристики различных загрязнений применяют стресс-индексы. которые отражают степень (уровень) экологической опасности Загрязняющие вещества подразделяются на твердые, жидкие, газообразные и смешанные 2. Относительная вредность (токсичность) веществ определяется как летальная концентрация вещества, приводящая к гибели 50% особей (JIK50) за определенный период воздействия (196-120 ч. Поэтому показателю выделяются 6 групп веществ - 1 группа - особо высокая (ЛК50 0,01 мг/л, ПДК 0,0001 мл/л, ЛК50 / ПДК =100); - 2 группа - высокая (ЛК50 1,0-0,01 мг/л, ПДК 0,01-0,0001 мл/л, ЛК50 / ПДК = 100); - 3 группа - средняя (ЛК50 10-1,0 мг/л, ПДК 0,1-0,01 мл/л, ЛК50 / ПДК = 50); - 4 группа - умеренная (ЛК50 100-10 мг/л, ПДК 10-0,1 мл/л, ЛК50 / ПДК = 10); - 5 группа - малая (ЛК50 1000-100 мг/л, ПДК 200-10 мл/л, ЛК50 / ПДК = 5); - 6 группа - очень малая (ЛК50 1000 мг/л, ПДК 200 мл/л, ЛК50 / ПДК = 5). • Способность к аккумуляции характеризуется коэффициентом аккумуляции (Как) — отношением концентрации вредного вещества в объекте или живом организме к концентрации этого же вещества в среде - сверхвысокая аккумуляция (Как > 1000); - высокая аккумуляция (Как = 1000—201); - умеренная (Как = 200—51); - слабовыраженная (Кок = 50—1,1); - отсутствует (Как = 1,0 и меньше • Устойчивость к распаду. Характеризуется временем снижения концентрации вещества враз На промышленных предприятиях загрязняющие вещества подразделяются на 4 класса в зависимости от показателя токсичности (в этом случае от локальной концентрации - чрезвычайно опасные (J1K50 < 0,5 мг/л); - высокоопасные (J1K50 < 5 мг/л); - умеренно опасные (JIK50 < 50 мг/л); - малоопасные (J1K50 < 50 мг/л). Промышленные выбросы, загрязняющие окружающую среду подразделяются - по организации контроля и отвода на • организованные - это выброс, поступающий в окружающую среду через специальные газоходы, водоводы и трубы • неорганизованные - выбросы в виде вредоносных самопроизвольных водных и газовых потоков - по режиму отвода - на непрерывные и периодические. Так, отвод доменного газа считается непрерывным, а конвертерного - периодическим - по температуре - когда температура потока (газа, воды) выше, ниже или равна температуре окружающей среды - по локализации - когда выбросы происходят в основном, подсобном, вспомогательном производствах и т. д - по признакам очистки — на чистые, нормативно очищенные, частично очищенные, выбрасываемые без очистки. Промышленные выбросы также делятся на - первичные — выбросы, непосредственно поступающие в окружающую среду от тех или иных источников - вторичные - это продукты образования первичных выбросов, которые могут быть более токсичными или опасными Биомониторинг Мониторинг состояния геосистем (наземных экосистем) включает в себя следующие основные процедуры - изучение и картографирование природно-технических геосистем и их компонентов, инвентаризацию геосистем - выбор репрезентативной сети наблюдения и измерения, паспортизацию полигонов, стационарных площадок, пунктов отбора пробит. д - проведение режимных наблюдений за состоянием геосистем и их компонентов - проведение режимных наблюдений за динамикой содержания и миграции загрязняющих веществ в различных компонентах ландшафт- но-геохимических систем - создание и формирование геоинформационной системы хранения, обработки и анализа оперативной информации о состоянии геосистем и их компонентов, миграции загрязняющих веществ, факторах, определяющих их перераспределение в геосистемах прогнозирование и оценку состояния геосистем, процессов миграции и перераспределения загрязняющих веществ. Программы экологического мониторинга на основе биометодов наблюдения играют важную роль при внедрении экосистемного подхода. Для выполнения таких программ необходимо определить виды- индикаторы изменений. Так, в биомониторинге хронической токсичности может быть использован стандартизированный набор разводимых лабораторных тест- организмов для оценки воздействия нарост и воспроизводство в результате длительного воздействия низкими уровнями токсических веществ. Определение некоторых биотических индексов позволяет оценить состояние сообществ и популяций, те. того, что может быть потенциально связано со степенью загрязнения и деградации, например, водных экосистем. Состояние биологических сообществ в водоемах оценивают по таким параметрам, как распространенность, разнообразие, регулярность, биомасса, темпы роста, половозрастная структура, темпы воспроизводства. При разработке программы биомониторинга стремятся к применению биотических индексов, требующих минимальных усилий по отбору проба при создании системы экологического мониторинга особое внимание уделяют согласованию методологии отбора и обработки данных, качеству лабораторных анализов. Контроль экологического состояния окружающей среды на основе биоиндикаторов обладает в мониторинге следующими преимуществами - в условиях хронических антропогенных нагрузок биоиндикаторы могут реагировать на относительно слабые нагрузки вследствие эффекта кумуляции дозы - биоиндикаторы суммируют все без исключения биологически важные факторы антропогенного воздействия и отражают их влияние на состояние окружающей среды в целом - фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений - раскрывают тенденции развития окружающей среды - позволяют контролировать состояние среды без необходимости постоянной регистрации химических и физических параметров, характеризующих качество среды - указывают места скопления в экологических системах различных загрязняющих веществ и токсикантов. К критическим звеньям природных наземных экосистем, где происходит аккумуляция загрязняющих веществ, отнесены также лесные подстилки тонкий верхний слой целинных, луговых и степных почв лишайниково-моховые сообщества. Отмечено, что наряду с высокой аккумулирующей способностью верхние органические горизонты почв наиболее заселены животными организмами во всех формах животными, микрофлорой, корневой системой высших растений. В этих горизонтах почв целесообразно вести поиск организмов- биоиндикаторов к которым можно отнести - многие живые организмы, наиболее чувствительные к антропогенным воздействиям яйца, куколки, личинки, семена и проростки растений - многочисленные виды почвенных беспозвоночных — деструкторов органического вещества, которые многократно пропускают через себя остатки растительного опада и других организмов, а вместе сними и загрязняющие вещества. Почвенные беспозвоночные — наименее миграционная часть зооценоза. Изучение влияния антропогенных загрязнений может осуществляться на различных уровнях клеточном, тканевом, организменном, популяционном, на уровне сообществ. Находясь на загрязненном химическими и радиоактивными веществами биогеоценозе почвенные животные могут накапливать загрязняющие вещества 3 путями - поглощая при питье воду с растворенными в ней токсикантами; - при поглощении загрязненной пищи - при диффузном прохождении загрязняющих веществ из внешней среды через покровы в организм. В зависимости от путей поступления, а также от образа жизни животных, их специфических особенностей в отношении чувствительности к различным загрязняющим веществам, морфологии и т. д. в различных случаях могут быть интересны те или иные представители почвенной фауны. В этой связи возможно выделение биоиндикаторов 2 типов кумулятивного действия (медленные" биоиндикаторы) и реакционного типа быстрые" биоиндикаторы. |