Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг

Учебник для вузов
Покупка
Артикул: 477056.02.99
Доступ онлайн
295 ₽
В корзину
Приведены обобщенные сведения об объектах охраны окружающей среды и их основных загрязнениях. Рассмотрены задачи, организационные и методические вопросы экологического мониторинга. Подробно изложены физические принципы и характеристики основных методов и технических средств контроля состояния атмосферного воздуха, водных систем и почв, а также качественной и количественной оценки таких специфических видов загрязнения, как акустическое, вибрационное, радиационное, термическое, электростатическое и электромагнитное. Для студентов вузов, обучающихся по специальности "Физические процессы горного или нефтегазового производства" направления подготовки "Горное дело" и по специальности "Инженерная защита окружающей среды" направления подготовки "Защита окружающей среды". Может быть полезен студентам других специальностей экологической направленности и специалистам, практическая деятельность которых связана с вопросами природопользования и инженерной защиты окружающей среды.
Вартанов, А. З. Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг: Учебник для вузов / Вартанов А.З., Рубан А.Д., Шкуратник В.Л. - Москва :Горная книга, 2009. - 640 с.: ISBN 978-5-98672-188-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/995445 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
ВВЕДЕНИЕ

Первое документально подтвержденное предупреждение 
о грядущих негативных последствиях воздействия человека на 
природу прозвучало на рубеже XVIII–IXX веков и принадлежало выдающемуся французскому естествоиспытателю, основоположнику теории эволюции Ж. Ламарку. Неудивительно, 
что для сообщества того времени оно осталось практически 
незамеченным, поскольку в течение всего предшествующего 
исторического периода культивировалось потребительское отношение к природе и царила убежденность в неиссякаемости ее 
ресурсов. Конечно, это не означает, что до наступления эры научно-технической революции природоохранная деятельность 
совсем не велась, однако она не носила системного, осознанного и всеобъемлющего характера, а решала конкретные, частные, сиюминутные задачи жизнеобеспечения определенного 
региона или определенной группы людей. Только совсем недавно (конечно в масштабах истории развития человечества), в 
связи с резким возрастанием антропогенного влияния на биосферу, ответная реакция последней все чаще стала приобретать формы экологического бедствия. Как следствие пришло 
понимание того, что во взаимоотношениях с природой человечеству изменило «чувство меры» и от многовековой практики 
покорения природы необходимо безотлагательно переходить к 
диалогу с ней. Указанный диалог предполагает, в частности, 
принятие и реализацию обществом таких управленческих решений, которые позволили бы сочетать ресурсное обеспечение 
устойчивого развития с поддержанием равновесного состояния окружающей среды.
Первичным звеном процесса управления экологической 
ситуацией является получение измерительной информации о 
неблагоприятных изменениях состояния экосистем, а также о 
качественных и количественных характеристиках источников 

их загрязнения. Заключительное звено этого процесса также 
связано с получением соответствующей информации, позволяющей оценить результативность и эффективность принятых 
мер обеспечения экологической безопасности и при необходимости скорректировать эти меры.
С учетом сказанного становится понятной та ведущая 
роль, которую играет  информационное обеспечение при решении экологических проблем. При этом экомониторинг (в своем 
пассивном варианте) должен рассматриваться как необходимая организационно-техническая система такого обеспечения, 
реализуемая с использованием широкого спектра специализированных методов и приборов контроля за состоянием окружающей среды.
Экологический контроль и мониторинг в настоящее время 
стали неотъемлемой составляющей производственно-хозяйственной деятельности общества. Без них трудно представить 
себе реализацию любого проекта во всех сферах экономики – 
будь то энергетика, промышленное производство, строительство, транспорт, сельское хозяйство и, конечно же, добыча и 
переработка полезных ископаемых, поскольку последние занимают доминирующее положение среди отраслей-загрязнителей. Отсюда важность владения каждым обладателем инженерного диплома основополагающими знаниями в области 
измерений, контроля и мониторинга параметров, характеризующих экологическое состояние окружающей среды, а значит, и включения соответствующих вопросов в учебные планы 
подготовки специалистов.
Структурно учебник состоит из десяти глав, девять из которых посвящены изучению непосредственно методов и средств 
экологического контроля, а одна глава (первая) знакомит читателя с объектами  охраны окружающей среды и основными ее 
загрязнителями, а также с методами организации и проведения 
экологического мониторинга. 

Все представленные методы и средства классифицированы 
по степени универсальности и средам (объектам) мониторинга. В самостоятельные группы выделены методы и средства 
контроля специфических загрязнений и физических воздействий на природную среду – акустических и вибрационных, 
термических, электростатических, электромагнитных и радиационных. Отдельно рассмотрены дистанционные методы экологического контроля и мониторинга. 
Вторая глава посвящена универсальным методам и средствам контроля состава атмосферы, почвы и водной среды. 
Рассматриваются известные аналитические методы: хроматография (газовая, жидкостная, адсорбционная и абсорбционная); спектрометрия (атомная и молекулярная); оптические, 
электрохимические и гибридные методы. Особое внимание 
уделено физическим законам и механизмам, лежащим в основе этих методов.
В главах с третьей по пятую рассмотрены специализированные методы и средства контроля физико-химического состава и свойств трех основных сред – атмосферы, гидросферы 
и почвенного покрова.
Контролю акустических и вибрационных загрязнений посвящена шестая глава. Здесь рассматриваются источники вибрационных и шумовых полей, вопросы аппаратурного и методического обеспечения измерения их основных временных и 
спектральных характеристик.
Методы и средства контроля термического, электростатического и электромагнитного загрязнения окружающей среды 
рассмотрены соответственно в седьмой и восьмой главах.
Девятая глава посвящена радиационному загрязнению 
окружающей среды. В ней отражены вопросы радиологической безопасности и дозиметрии ионизирующих излучений, 
описаны основные типы детекторов, в том числе трековые, 
сцинтилляционные и полупроводниковые, а также газоразрядные счетчики ионизирующих излучений.

В десятой главе представлена краткая характеристика дистанционных методов экологического контроля.
Такое построение учебника при последовательном прочтении всего материала позволяет получить системное представление об экологическом мониторинге, методах и средствах его 
реализации, что важно для студентов. В то же время, каждая 
из глав, взятая в отдельности, дает характеристику конкретной 
группе методов и средств, что может быть полезно читателю, 
заинтересованному в отдельных соответствующих аспектах 
экологического контроля.

1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ 
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОСОБЕННОСТИ 
ЕГО ОРГАНИЗАЦИИ 

1.1. Объекты охраны и основные 
загрязнители окружающей среды

В соответствии с Федеральным Законом об охране окружающей среды объектами охраны окружающей среды являются:
• атмосферный  воздух,  озоновый слой атмосферы, околоземное космическое пространство;
• земли, почвы, недра;
• поверхностные и подземные воды;
• леса и иная растительность, животные и другие организмы и их генетический фонд.

1.1.1. Строение, свойства и основные  загрязнители 
атмосферы

Газовая оболочка Земли – атмосфера оказывает определяющее влияние на климат и экологические характеристики 
нашей планеты. Ее специфический газовый состав и способность поглощать и отражать солнечную радиацию обусловливают благоприятный температурный режим на Земле. 
Газовый состав атмосферы отличается высоким постоянством и содержит по объему: азота – 78,08 %, кислорода – 
20,9 %, аргона – 0,93 %, углекислого газа – 0,031 %, а также 
небольшое количество инертных газов.
Структурно атмосферу принято разделять на сферические 
слои, именуемые тропосферой, стратосферой, мезосферой и 

термосферой. Верхние границы этих слоев называются паузами. Средняя температура в тропосфере убывает с высотой от 
поверхности Земли к ее верхней границе (10–16 км).
Наиболее важными для жизнедеятельности организмов являются содержащиеся в атмосфере газы: кислород, углекислый 
газ, озон и водяной пар. Кислород используется в процессах 
дыхания, окисления органических и неорганических веществ. 
Углекислый газ используется растениями в процессе фотосинтеза и образуется при разложении органических веществ.
Озоновый слой расположен в средней и верхней частях 
стратосферы и поглощает солнечную радиацию в опасном для 
биологических объектов диапазоне длин электромагнитных 
колебаний – 200–300 нм. Образуется озон, в основном, на высотах 20–30 км при фотохимических реакциях соединения атомарного и молекулярного кислорода. На высотах более 30 км 
в результате радиационного воздействия озон начинает разрушаться, а на высотах более 80 км его практически нет. Поглощение электромагнитных волн озоновым слоем обусловливает 
возрастание температуры в стратопаузе. Распределение озона 
и водяного пара в атмосфере непостоянно и изменяется в зависимости от времени года, географической широты и ряда 
других, в том числе антропогенных, факторов.
Загрязнением атмосферы называют изменение ее состава 
при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения. Различают два вида веществ-загрязнителей: газы и  аэрозоли. К аэрозолям относятся мелкодисперсные 
твердые частицы размером 0,5 мкм и менее, которые выбрасываются в атмосферу и находятся в ней во взвешенном состоянии на протяжении длительного времени.
Основными газами-загрязнителями атмосферы являются: оксид углерода (угарный газ), диоксид углерода (углекислый газ), метан, диоксиды серы и азота, фреоны (галогеноуглероды) и тропосферный озон. Углекислый газ, имеющий в 
основном биогенное и антропогенное происхождение, составляет основной объем загрязнений атмосферы. Хозяйственная 

деятельность человечества привела к росту концентрации 
углекислого газа, содержание которого в течение 20 века увеличилась почти на треть.
Источники газообразных азотсодержащих соединений – 
промышленные выбросы и жизнедеятельность анаэробных 
бактерий. Ежегодное поступление в атмосферу азота от всех 
источников составляет величину, близкую к 1010 т. Часть соединений азота являются нестойкими и быстро превращаются 
в различные нитраты, которые выпадают на землю с атмосферными осадками.
Техногенные выбросы азота в воздушную среду в основном включают в себя оксид азота NO и его диоксид NO2; основным их источником является сжигание органического топлива. 
Мировое количество этих выбросов приближается к 40 млн т в 
год, причем около 95 % этого количества приходится на северное полушарие, так как максимальное количество оксидов азота дают промышленно развитые страны. Однако в небольших 
концентрациях NO2 обнаруживается на значительных расстояниях от источников выбросов. 
Оксиды азота активно участвуют в фотохимических реакциях, продуцируя озон и азотную кислоту. Большую проблему представляет собой нарушение толщины  озонового слоя, 
на уменьшение которого оказывают влияние неполные оксиды 
азота, вступающие в реакцию окисления от N2O до NO2 и использующие кислород озонового слоя.
Разрушение озонового экрана связывают с оксидом азота, который служит источником образования других оксидов, 
катализирующих фотохимическую реакцию разложения молекул озона. Так, например, молекула озона, поглощая квант 
света, образует молекулярный и атомарный кислород: 
O3 + hv → O + O2.

Затем атомарный кислород реагирует с диоксидом азота, 
образуя оксид, а последний с молекулой озона вновь образует 
диоксид:

Доступ онлайн
295 ₽
В корзину