Прикладная экология. Оценка антропогенных воздействий на окружающую среду

Министерство науки и высшего образования  

Российской Федерации 

Уральский федеральный университет 

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

А. С. Кутергин 

А. Ф. Никифоров 

ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ. 

ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ  

НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Учебно-методическое пособие 

Рекомендовано методическим советом  
Уральского федерального университета  

для студентов вуза, обучающихся  

по направлению подготовки

18.03.01 — Химическая технология

Екатеринбург 

Издательство Уральского университета 

2019 

УДК 502.1:504.12(075.8) 
ББК 20.1я73
          К95

Рецензенты:
кафедра «Техносферная безопасность» Уральского госу-

дарственного университета путей сообщения (завкафедрой 
проф., канд. биол. наук И. И. Гаврилин); завлабораторией проф.,  
д-р техн. наук А. Н. Попов (РосНИИВХ) 

Научный редактор — проф., д-р техн. наук А. Л. Смирнов 

К95

Кутергин, А. С.
Прикладная экология. Оценка антропогенных воздей-

ствий на окружающую среду : учеб.-метод. пособие /  
А. С. Кутергин, А. Ф. Никифоров. — Екатеринбург : Изд-
во Урал. ун-та, 2019. — 136 с.

ISBN 978-5-7996-2686-0

Теоретический материал, задачи и примеры их решений, содержащие-

ся в пособии, ориентированы на закрепление знаний по разделу «Антропо-
генное воздействие на биосферу и его последствия» программы курса «Эко-
логия». Основная цель выполнения заданий — приобретение практических 
навыков и умения выполнять расчеты по воздействию промышленных объ-
ектов на воздушную и водную среду, оценивать экологическую опасность 
акустических загрязнений, делать выводы о состоянии окружающей среды 
и намечать пути его улучшения. В тексте и приложениях пособия представ-
лены необходимые для расчетов справочные данные.

Пособие предназначено для студентов физико-технологического инсти-

тута, может использоваться при проведении практических занятий у студен-
тов технических направлений подготовки при изучении дисциплин из обла-
сти природопользования и охраны окружающей среды.

Библиогр.: 27 назв. Табл. 19. Рис. 11. Прил. 10.

УДК 502.1:504.12(075.8)
ББК 20.1я73

ISBN 978-5-7996-2686-0
© Уральский федеральный 
     университет, 2019

ВВЕДЕНИЕ

П

рикладная экология изучает механизмы разрушения био-
сферы человеком и способы предотвращения этого про-
цесса. Она следит за качеством окружающей человека 

среды, осуществляет экологическую регламентацию хозяй-
ственной деятельности, разрабатывает технические средства 
охраны окружающей среды и восстановления нарушенных че-
ловеком природных систем.

Качество окружающей среды повсеместно ухудшается в ре-

зультате роста масштабов совокупного воздействия антропо-
генных факторов, из которых главными являются поступления 
загрязняющих веществ в биосферу.

Основные прикладные задачи, которые необходимо решать 

в настоящее время, следующие:

 
‒
прогнозирование и оценка возможных отрицательных 
последствий деятельности человека для окружающей 
среды;

 
‒
улучшение качества окружающей среды;

 
‒
сохранение, воспроизводство и рациональное использо-
вание природных ресурсов;

 
‒
оптимизация инженерных, экономических, организаци-
онно-правовых, социальных и иных решений для обеспе-
чения экологически безопасного устойчивого развития, 

Введение

в первую очередь в экологически наиболее неблагопо-
лучных районах.

В настоящее время основным методом оценки окружаю-

щей среды является э к о л о г и ч е с к о е  н о р м и р о в а н и е . 
В соответствии с природоохранительным законодательством 
Российской Федерации, нормирование качества окружающей 
природной среды производится в целях установления предель-
но допустимых норм воздействия, гарантирующих экологи-
ческую безопасность населения, сохранение генофонда, обе-
спечивающих рациональное использование и воспроизводство 
природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяй-
ственной деятельности. При этом под воздействием понимается 
антропогенная деятельность, связанная с реализацией эконо-
мических, рекреационных, культурных интересов и вносящая 
физические, химические, биологические изменения в природ- 
ную среду.

Поступление загрязняющих веществ в окружающую сре-

ду по времени действия источников, а соответственно и ре-
жиму может быть п о с т о я н н ы м  (источник непрерывного 
действия), п е ри о д иче с к им  (источник работает или выбра-
сывает загрязняющие вещества циклически) и разовым (на-
пример, залповые или аварийные выбросы, когда в короткий 
промежуток времени в окружающую среду поступает большое 
количество загрязняющих веществ).

По источникам поступления и механизму образования за-

грязняющих веществ различают три вида загрязнения:

 
‒
первичное — вызванное поступлением загрязняющих ве-
ществ из источников загрязнения;

 
‒
вторичное — развивается как следствие первичного за-
грязнения в результате взаимодействия загрязняющих 
веществ между собой или с естественными компонен-
тами окружающей среды;

 
‒
повторное — вызванное повторным выносом загрязня-
ющих веществ в неизменном виде в исследуемую среду, 

Классификация источников загрязнения

из которой они были выведены ранее в результате от-
носительного самоочищения (например, вынос осев-
ших на дно или вмерзших в лед нефтепродуктов во время  
паводка или таяния льда).

Для решения различных прикладных задач источники за-

грязнения классифицируются по характеру распространения 
загрязняющих агентов:

 
‒
точечные — когда удаляемые загрязняющие агенты со-
средоточены в одном месте (труба, шахта и т. д.);

 
‒
линейные — имеют значительную протяженность в од-
ном направлении (ленточный конвейер, шоссе и т. д.);

 
‒
площадные — когда удаляемые загрязняющие аген-
ты поступают в окружающую среду с определенной 
территории (пыльная поверхность, сток с сельхозуго- 
дий и т. д.).

По воздействию на окружающую среду источники загряз-

нения могут быть:

 
‒
организованными — с локализованным местом посту-
пления и устройствами для поступления загрязняющих 
веществ в окружающую среду (хозяйственно-бытовые, 
промышленные сточные воды, трубы промышленных 
предприятий и т. д.);

 
‒
неорганизованными — не имеющими локализованного 
места и устройств или приспособлений для поступления 
загрязняющих веществ в окружающую среду (лесоспла-
вы, смывы удобрений с полей, испарение пестицидов 
с обработанных сельхозугодий);

 
‒
полуорганизованными — имеющими одно из двух пе-
речисленных условий (буровые вышки, загрязнение ат-
мосферы автотранспортом, смывы с территорий пред-
приятий и др.).

Непосредственными объектами загрязнения являются аби-

отические составные части биосферы: атмосфера, гидросфе-
ра, литосфера. Косвенными объектами загрязнения являются 

Введение

биотические составляющие биосферы: микроорганизмы, рас-
тения, животные, человек.

Оценка качества окружающей среды осуществляется диффе-

ренцированно по следующим направлениям: качество воздуш-
ного бассейна, водного бассейна, почвенного слоя, определение 
уровней транспортного шума, электромагнитного и ионизиру-
ющего излучений и др.

Материал учебного пособия изложен на основе действую-

щих законодательных и нормативных документов по охране 
окружающей среды и рациональному природопользованию. 
В тексте и приложениях пособия представлены необходимые 
для расчетов справочные данные.

ГЛАВА 1. Антропогенное  
воздействие на атмосферу

К

ачество атмосферного воздуха — это совокупность свойств 
атмосферы, определяющая степень воздействия физи-
ческих, химических и биологических факторов на лю-

дей, растительный и животный мир, а также на конструкции 
и окружающую среду в целом. Основа оценки качества — ги-
гиеническое регламентирование концентраций загрязняющих 
атмосферу веществ. Основными показателями качества атмос-
ферного воздуха считаются предельно допустимые концентра-
ции вредных веществ (ПДК) в атмосферном воздухе на высоте 
2 м от поверхности земли.

Качество атмосферного воздуха периодически контролиру-

ют. Под контролем подразумевают проверку соответствия по-
казателей атмосферного воздуха требованиям нормативно-тех-
нической документации. Контролируется качество воздуха, 
качество выбросов и другие параметры атмосферы.

Промышленные предприятия загрязняют как наружную, 

так и внутреннюю воздушную среду. При определенных усло-
виях атмосфера способна к самоочищению. Самоочищение ат-
мосферного воздуха происходит в результате сухого и мокро-
го выпадения примесей, адсорбции их земной поверхностью, 

Глава 1. Антропогенное воздействие на атмосферу 

поглощения растениями, переработки бактериями и микроор-
ганизмами и другими путями. Посадка деревьев, кустарников 
внутри и около предприятий, вдоль транспортных магистра-
лей способствует очищению атмосферного воздуха от пыли, 
оксидов углерода, диоксидов серы и других веществ. Следует 
отметить, что одноярусная посадка деревьев снижает концен-
трацию примесей в воздухе на 10 %, а двухъярусная — на 65 %. 
Наилучшая поглощающая способность в отношении диокси-
да серы оказалась у тополя, ясеня, липы. Одно взрослое дерево 
липы в течение суток может аккумулировать десятки килограм-
мов диоксида серы, перерабатывая его в безвредное вещество. 
Огромная роль в очищении атмосферного воздуха принадле-
жит почвенным бактериям и микроорганизмам. При темпера-
туре 15–35 °C микроорганизмы на 1 км 2 перерабатывают до 81 т 
в сутки оксидов и диоксидов углерода.

Возможности природы по самоочищению ограничены, по-

этому выбросы в атмосферу подлежат очистке. Под очист-
кой понимается отделение вредных веществ от выбросов. При 
неблагоприятных метеорологических условиях, когда выбро-
сы с загрязнениями становятся опасными для здоровья насе-
ления, предприятия обязаны снизить выбросы за счет техниче-
ских средств или частичной (полной) остановки загрязняющих 
источников на предприятии.

В соответствии с характером вредных примесей различа-

ют методы очистки газов от аэрозолей и пыли и методы очист-
ки от газообразных и парообразных примесей. Разнообразие 
вредных примесей в промышленных газовых выбросах приво-
дит к большому разнообразию методов очистки, применяемых 
реакторов и химических реагентов: для уменьшения образова-
ния загрязняющих веществ в процессе функционирования объ-
екта проводят замену токсических веществ на безопасные, со-
вершенствуют технологических процессов и т. д.; используют 
различные средства пылеочистки; проводят организационные 
мероприятия (устанавливают для каждого источника норматив 

1.1. Индекс загрязнения атмосферы

на выброс загрязняющих веществ в атмосферу — ПДВ и шири-
ну санитарно-защитной зоны предприятия; широко применя-
ют устройства, способствующие лучшему рассеиванию выбро-
сов в атмосфере, — дымовые трубы).

1.1. Индекс загрязнения атмосферы

Основой законодательства об охране атмосферного воздуха 

являются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных 
веществ. ПДК — предельная допустимая концентрация загряз-
няющего вещества в атмосферном воздухе — концентрация, 
не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенно-
го неблагоприятного действия на настоящее или будущее поко-
ление, не снижающая работоспособность человека, не ухудша-
ющая его самочувствие и санитарно-бытовые условия жизни.

Прямым воздействием считают временное раздражение, 

а также патологические изменения организма в результате на-
копления в нем вредных веществ выше определенной дозы. Под 
косвенным воздействием понимаются такие изменения в окру-
жающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на ор-
ганизм, ухудшают обычные условия обитания (например, уве-
личивают число туманных дней, поражают зеленые насаждения 
и т. п.) [1].

Количественная характеристика загрязненности атмосфер-

ного воздуха определяется согласно данным мониторинга окру-
жающей среды. Наблюдения за состоянием атмосферы ведутся 
с помощью сети постов, расположенных на территории страны. 
В течение суток данные (метеопоказатели, а также концентра-
ции различных компонентов) регистрируются на постах наблю-
дения, а затем обрабатываются — определяются максимальные 
и минимальные значения, данные осредняются за определен-
ный период (сутки, месяц и т. д.) или для определенной терри-
тории (города, района). По значениям средних и максимальных