1.8. Простейшие экологические навыки

Цент (от лат. centum – сто), англ. – cent, американская мелкая монета = 0,01 доллара.

Процент (от лат. pro centum – на сотню), сотая доля; 1/100 или %.

Промилле (от лат. pro mille – на тысячу), тысячная доля; 1/1000 или ⁰/₀₀.

Миллионная доля – м.д., млн^–1; 1/10⁶; ppm – parts per million (англ).

Концентрация – величина, выражающая относительное количество данного компонента в физико-химической системе (смеси, растворе, сплаве).

Массовая доля (долевая концентрация по массе) – отношение массы компонента к массе всей системы. Процентная концентрация (по массе или весовые проценты, W_%) – массовая доля, выраженная в процентах:

W_% = (m_к./m_с.) ∙ 100% [1]

где m_к. – масса компонента, а m_с. – масса всей системы (смеси, сплава, раствора и др.). Массу компонента (m_к.) рассчитывают по формуле:

m_к = (W_%/100%) ∙ m_с. [2]

Иногда долю компонента в смеси выражают как в % от массы, так и в % от объёма, например средний состав атмосферного воздуха:

Компонент	Объёмные %	Весовые %	Компонент	Объёмные %	Весовые %
N2 O2 Ar	78,08 20,95 0,93	75,51 23,15 1,28	CO2 Ne He	0,03 1,8 ∙ 10-3 5,2 ∙ 10-4	0,046 1,25 ∙ 10-3 0,72 ∙ 10-4

В геохимии и геоэкологии относительное содержание химического элемента в земной коре и других крупных системах имеет специальное название – кларк. Кларк – среднее содержание химического элемента в земной коре, отдельных оболочках Земли, живом веществе и других крупных системах. Кларк может быть выражен в массе, объёме, а также в количестве атомов. Например кларк углерода в сухой массе растений суши равен 46,3 вес. %. Это означает, что в 100 г сухой фитомассы содержится:

100 г ∙ (46,3%/100%) = 46,3 г углерода (в среднем).

Кларки наиболее распространённых элементов в земной коре (по Дж. Эмсли, 1993, в весовых %): кислорода = 47,4 %; кремния = 27,7 %; алюминия = 8,2 %; железа = 4,1 %; кальция = 4,1 %; натрия = 2,3 %; магния = 2,3 %; калия = 2,1 %.

Пример 1. Содержание N₂ в сухом атмосферном воздухе составляет 75,5 % (вес.). Требуется определить массу азота в 10 кг воздуха.

Решение. N₂ – это компонент (m азота) смеси (масса воздуха). Тогда по формуле 2:

m азота = (75,5%/100%) ∙ 10 кг = 7,55 кг

Пример 2. Содержание кадмия (Cd) в смеси твёрдых отходов производства составляет 0,1 % по массе. Требуется определить концентрацию кадмия (С_Cd) в мг/кг отходов.

Решение. Определим массу кадмия в 1 кг отходов (по формуле 2):

mCd = (0,1%/100%) ∙ 1 кг = 0,001 кг = 1 г = 1000 мг.

Концентрация кадмия: С_Cd = 1000 мг/кг.

Задачи.

1. Рассчитайте массу СО₂ в 100 кг атмосферного воздуха.

2. Предлагается регулярно вносить на сельскохозяйственное поле богатые органическим веществом илистые отложения. В результате лабораторных исследований образцов илистых отложений получены следующие данные:

№ образца	Масса образца, г	Масса Pb в образце, мг	№ образца	Масса образца, г	Масса Pb в образце, мг
1	120	3,6	3	90	3,0
2	100	3,4	4	140	7,0

Рассчитайте среднее содержание свинца в илистых отложениях в вес. %, ррm и мг/кг.

Можно ли рекомендовать использование илистых отложений, если предельно допустимая концентрация (ПДК) свинца в почве = 32 мг/кг?

3. Рассчитайте общую массу загрязнителя (в кг), которая может попасть в водоём с расположенного на склоне поля площадью 20 га после стаивания снега, если средняя мощность снежного покрова = 40 см, плотность снега = 0,25 г/см³, а среднее содержание загрязнителя в снеге = 0,001 % вес.

4. Определите запасы гумуса (в тоннах) в метровом слое почвы на площади 1 га, если средняя плотность почвы () = 1,3 г/см³, а среднее содержание гумуса = 2,0 % (вес.).

5. Оцените массу солей, которую можно получить, выпарив 1 км³ морской воды.

6. Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязнителя в питьевой воде составляет 1,0 мг/л. Известно, что общее выпадение этого загрязнителя за период формирования снежного покрова составило 10 кг/га. Сформировавшийся снежный покров имеет мощность 40 см и среднюю плотность снега 0,25 г/см³. Можно ли использовать этот снег для приготовления чая, если известно, что других загрязнителей нет, а данный загрязнитель не разлагается при кипячении?