МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ХАРКВСЬКИЙ КОЛЕДЖ ТЕКСТИЛЮ ТА ДИЗАЙНУ»

НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК

З ДИСЦИПЛІНИ

«прилади та методи дослідження стану навколишнього середовища»

Спеціальність 5.04010602

«Прикладна екологія»

Зеленська Н.С.

Розглянуто та схвалено

методичною радою ДВНЗ «Харківський коледж текстилю та дизайну»

Протокол №____ від ________

Голова методичної ради – заст. директора з навчальної роботи_____ Л.П. Нєнахова

Розглянуто та схвалено на засіданні циклової комісії хімічної технології опоряджувального виробництва та прикладної екології

Протокол №____ від _______

Голова циклової комісії ___ І.І.Гордієнко

Харків

2012 р.

ЗМІСТ

пояснювальна записка ………………..6

1 методологічні особливості сучасної екології

Вступ……………………………………………….8

Методологічні особливості сучасної

екології ……………………………………………13

2 СУЧАСНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

СТАНУ ДОВКІЛЛЯ

2.1 Загальні відомості…………………………….23

2.2 Хімічні методи дослідження

стану довкілля…………………………………….29

2.3 Фізико-хімічні методи аналізу

стану довкілля………………………………........31

2.4 Фізичні методи дослідження

стану навколишнього середовища……………..38

2.5 Біохімічні методи дослідження…………….47

3 ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА

3.1 Загальні відомості…………………………..50

3.2 Зміни в атмосфері, зумовлені

її забрудненням……………………………….…55

4 ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ

4.1 Загальні відомості………………………......57

4.2 Проблема забруднення

поверхневих вод................................................62

4.3 Вплив природних чинників на хімічний склад природних поверхневих водойм………………64

4.4 Процеси самоочищення водойм………….73

4.5 Відбір проб води на аналіз……………….75

4.6 Водні проблеми України………………….83

4.7 Основні екологічні характеристики

водойм…………………………………………..85

4.8 Зависі та розчинені речовини…………….90

4.9 Хімічне та біохімічне

споживання кисню……………………………..97

4.10 Твердість води…………………………..103

4.11 Розчинний кисень…………….…………108

4.12 Сполуки нітрогену та сульфуру……….111

4.13 Фосфати. Флуориди. Хлориди………...121

4.14 Хром. Алюміній. Меркурій……………127

4.15 Нафтопродукти………………………….132

4.16 Загальна токсичність водного

середовища……………………………………132

4.17 Дослідження антропогенної

евтрофікація водойм…………………………132

5 ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ҐРУНТІВ

5.1 Загальна відомість……………………….142

5.2 Причини втрат ґрунтів…………………..149

5.3 Визначення вмісту нітратів, рухливого алюмінію, купруму та катіонообмінної здатності ґрунтів…………………………………………151

5.4 Дослідження гідрогенсульфуру та

залишкової токсичності ґрунту…………….159

5.5 Розпізнавання мінеральних добрив як можливих забруднювачів ґрунту і природних поверхневих водойм…………………………165

5.6 Основні забрудники ґрунтів…………….167

6 ЕКОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЖИВОЇ РЕЧОВИНИ

6.1 Загальні відомості. Фотосинтез………….180

6.2 Вплив різноманітних чинників

на процеси росту та розвитку рослин……….189

6.3 Аутекологічні дослідження………………197

6.4 Оцінка побутових та промислових

відходів…………………………………………202

ЛІТЕРАТУРА…………………………………..208

Пояснювальна записка

Даний навчальний посібник призначено для підготовки студентів спеціальності «Прикладна екологія» з дисципліни «Прилади та методи дослідження стану навколишнього середовища».

Збірник містить лекційний матеріал та методичні вказівки до самостійної роботи студентів з дисципліни «Прилади та методи дослідження стану навколишнього середовища». План самопідготовки та питання для самоконтролю представлені у посібнику.

Екологічна підготовка кадрів в умовах складного перехідного періоду має важливе державне значення, оскільки покликана допомогти у вирішенні важливих соціально-економічних, еколого-економічних і геополітичних проблем. Тому навчальний курс „Прилади та методи дослідження стану навколишнього середовища” займає сьогодні належне місце серед найголовніших та фундаментальних дисциплін, що вивчаються на спеціальності «Прикладна екологія»

Програма курсу складається з 6-ти основних блоків (модулів):

1. Методологічні особливості сучасної екології

2. Сучасні методи дослідження стану довкілля

3. Вивчення екологічного стану повітря

4. Визначення екологічного стану водних об’єктів

5. Визначення екологічного стану ґрунтів

6. Екологічні дослідження живої речовини

Матеріал, отриманий студентами внаслідок успішного засвоєння курсу „Прилади та методи дослідження стану навколишнього середовища” повинен забезпечити розуміння сучасних методик дослідження якості навколишнього природного середовища, знання приладів та обладнання, які при цьому застосовуються, вміння приймати рішення при дослідженні усіх компонентів довкілля та робити висновки щодо покращення його стану, сформувати у кожного зі студентів особисте відношення до методів визначення та вирішення екологічних проблем.

Модуль 1 методологічні особливості сучасної екології Вступ

(лекція)

Мета: ознайомитися з сучасними екологічними дослідженнями, особливістю екологічних експериментів, впливом на довкілля господарської діяльності людини, ознайомитися з геоінформаційними системами.

План

1 Мета та завдання курсу

2 Сучасні екологічні дослідження

3 Екологічні експерименти

4 Геоінформаційні системи

Сучасні екологічні дослідження мають комплексний характер, охоплюючи дослідження гірських порід (геологія), вивчення хімічного складу повітря, вод ґрунтів, рослинного й тваринного світів (хімія), спостереження за живими організмами, їх функціонуванням на різних рівнях організації: молекулярно – генетичному, органному, організмовому, популяційному, екосистемному (біологія). На межі наук спостерігаються найцікавіші явища, створюються нові науки. Отже, екологічні дослідження об'єднують зусилля спеціалістів багатьох наук. Дедалі більшого значення набувають математичні методи планування експерименту, створення моделі окремого процесу, обробка результатів дослідження, складання прогнозів.

Математичне моделювання допомагає створити цілісну картину того чи іншого явища, передбачити коротко- чи довготермінові наслідки певного порушення функціонування екосистеми в локальному чи глобальному масштабі. Комп’ютерне моделювання досить просте і дає змогу легко модифікувати модель.

Екологічні дослідження включають спостереження в природі (за окремими видами живих організмів, відносинами між популяціями в екосистемі, впливом абіотичного чинника на функціонування угрупувань рослин чи тварин тощо), лабораторні дослідження (аналіз повітря, вивчення активності ферментів, спостереження за діяльністю мікроорганізмів), аналіз отриманої інформації та її математичну обробку, створення на цій підставі теорії чи передбачення наслідків.

Особливістю і складністю екологічних експериментів є те, що світ надзвичайно складний, багатогранний і його компоненти пов'язані в єдине ціле численними зв'язками, тому лабораторні дослідження чи спостереження в природі дуже важко об'єднати, результати одних експериментів перенести на інший рівень. Часто проведення досліджень стану довкілля має глобальний характер, зокрема при веденні моніторингу (від лат. «монітор» - той, що наглядає, нагадує, попереджає), вивченні стану озонової оболонки Землі, виявленні впливу на природне середовище кислотних дощів, вивченні зон особливого забруднення Світового океану.

Встановлення хімічного складу й фізичних властивостей елементів довкілля – повітря, води, ґрунтів – досить важке завдання і вимагає певних навичок. Особливістю повітря є його надзвичайна рухливість, тому забрудник в атмосфері може дуже швидко розсіятися, змінити своє місцеперебування, вступити в хімічну взаємодію з компонентами атмосферного повітря. Це саме стосується й води, хоча вона менш рухливе середовище, ніж повітря. Особливістю ґрунтів є їх мозаїчність – на незначній території хімічний склад різних ділянок може значно відрізнятися за вмістом вологи, концентрацією біофільних елементів, забрудників, кислотністю тощо, що зумовлює і відмінності в рослинному і тваринному світі, які, в свою чергу, прямо чи опосередковано впливають на свій екотоп.

Склад повітря, поверхневих вод та ґрунтів взаємно впливають одне на одне. Його формують і живі організми, починаючи від найпростіших – мікроорганізмів - до вищих тварин. Однак, найбільший коригувальний вплив чинить господарська діяльність людини. Саме людина змінює довкілля до невпізнанності, будуючи житло, господарські об'єкти, транспортні артерії, видобуваючи корисні копалини та викидаючи й складаючи відходи виробництва.

Хімічний склад компонентів довкілля змінюється в часі та при зміні умов середовища: температури, вологості, тиску, наявності певних речовин. Він залежить також від характеру рельєфу та його геологічної будови, особливостей та обсягів техногенного тиску, динаміки фізико-географічних умов. Тому відбір проб (місце точок відбору, відстань між ними, обсяги зразків і особливості їх зберігання тощо) має велике значення для правильності встановлення складу природних об'єктів, прогнозування забруднення та його поширення, визначення можливості й швидкості процесів самоочищення повітря чи поверхневих природних вод, загрози фотохімічного смогу під час розв'язання екологічних і народногосподарських завдань.

Від фізико-географічних умов довкілля, особливостей і обсягів його забруднення, пов'язаних з різними типами людської діяльності, залежить вибір методів екологічної оцінки території, об'єкта чи акваторії, час виконання, тривалість і детальність досліджень.

Впродовж останніх років в екологічних дослідженнях все ширше застосовуються геоінформаційні системи (ГІС) – сучасні комп'ютерні технології для картографування та аналізу об'єктів реального світу. ГІС базуються на автоматизації інформаційних процесів, базах картографічних і аерокосмічних даних і дають змогу швидко та комплексно інтерпретувати зібрану інформацію, поновлювати, оперувати нею, поєднуючи з прийняттям управлінських рішень на різних рівнях. В Україні розроблені карти масштабом 1:200000 і 1:50000, які можна використовувати в природоохоронних, науково-дослідних, рекреаційних цілях з метою ведення моніторингу.