Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг
Учебник для вузов
Покупка
Тематика:
Отраслевая и прикладная экология
Издательство:
Горная книга
Год издания: 2009
Кол-во страниц: 640
Дополнительно
Доступ онлайн
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.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 21.00.00: ПРИКЛАДНАЯ ГЕОЛОГИЯ, ГОРНОЕ ДЕЛО, НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО И ГЕОДЕЗИЯ
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
ГРНТИ:
Скопировать запись
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
В корзину