Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эколого-аналитический контроль состояния окружающей среды. Учебное пособие
.pdf
С.Л. Молчатский, Е.Г. Нелюбина
ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ
КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Учебное пособие
Москва
Ай Пи Ар Медиа
2023
УДК 504.064
ББК 20.18
М76
Авторы:
Молчатский С.Л. — канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры
химии, географии и методики их преподавания
Самарского государственного социально-педагогического университета;
Нелюбина Е.Г. — канд. пед. наук, доц. кафедры
химии, географии и методики их преподавания
Самарского государственного социально-педагогического университета
Рецензенты:
Гаркушин И.К. — д-р хим. наук, проф. кафедры общей и неорганической химии
Самарского государственного технического университета;
Бобкова Е.Ю. — канд. пед. наук, доц. кафедры гуманитарных и экономических наук
Поволжского казачьего института управления и пищевых технологий
(филиал) Московского государственного университета технологий
и управления им. К.Г. Разумовского
Молчатский, Сергей Львович.
М76 Эколого-аналитический контроль состояния окружающей среды : учебное пособие /
С.Л. Молчатский, Е.Г. Нелюбина. — Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2023. — 166 с. — Текст :
электронный.
ISBN 978-5-4497-2145-7
В учебном пособии рассмотрены основы мониторинга окружающей среды, описана
концепция эколого-аналитического контроля, изложены вопросы загрязнения окружающей среды и количественные критерии оценки его уровня. Приведено описание экологохимических проблем биосферы, литосферы, атмосферы, гидросферы. Издание содержит
многочисленные исторические и статистические данные, сведения и факты, сопровождаемые иллюстрациями. Помимо теоретического материала книга включает также лабораторные и самостоятельные работы, приложения, содержащие все необходимые для работы
справочные материалы, формы, предлагаемые для заполнения по результатам выполненных практических работ по темам курса. Материалы учебного пособия были апробированы со студентами естественно-географического факультета Самарского государственного
социально-педагогического университета. При его подготовке авторами были проанализированы обширные научно-практические данные из многих разрозненных источников,
содержащих как классические работы известных авторов, так и сравнительно новые теоретические и методические разработки.
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования.
Адресовано студентам, обучающимся по укрупненным группам специальностей
и направлений подготовки высшего образования «Науки о Земле», «Биологические науки»,
изучающим дисциплины «Эколого-аналитический контроль состояния окружающей среды»,
«Экологический мониторинг», «Эколого-аналитический мониторинг», а также учителям
общеобразовательных школ и слушателям курсов повышения квалификации.
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-2145-7 © Молчатский С.Л., Нелюбина Е.Г., 2023
Учебное издание
Молчатский Сергей Львович
Нелюбина Елена Георгиевна
Редактор А.В. Неверова
Технический редактор, компьютерная верстка Е.О. Зуева
Корректор Ю.В. Волода
Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова, фотобанк «Лори»
Подписано к использованию 31.03.2023. Объем данных 9 Мб.
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа»
8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)
E-mail: sale@iprmedia.ru
4
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ .................................................................................... 8
Лекция № 1 по теме «Мониторинг окружающей среды» ........................................ 8
Лекция № 2 по теме «Концепция эколого-аналитического контроля
(Россия)» ...................................................................................................................... 14
Лекция № 3 по теме «Загрязнение окружающей среды
и количественные критерии оценки его уровня» ................................................... 21
Лекция № 4 по теме «Токсиканты и их специфические
биогеохимические свойства» .................................................................................... 26
Лекция № 5 по теме «Вода в природе: свойства, значение
и экологические проблемы» ...................................................................................... 35
Лекция № 6 по теме «Гидросфера и ее роль в жизни» ........................................... 42
Лекция № 7 по теме «Атмосфера: состав, строение и процессы,
протекающие в ней» ................................................................................................... 56
Лекция № 8 по теме «Химико-экологические проблемы литосферы» ................ 78
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ................................................................................ 89
Лабораторная работа № 1. Составление геоэкологических карт .......................... 89
Лабораторная работа № 2. ПДК загрязняющих веществ в воздухе,
в воде водоемов различного назначения, почв ....................................................... 96
Лабораторная работа № 3. Физико-химические и органолептические
методы анализа качества воды ................................................................................ 102
Лабораторная работа № 4. Химические методы анализа качества воды ........... 109
Лабораторная работа № 5. Оценка экологического состояния
воздушной среды ...................................................................................................... 114
Лабораторная работа № 6. Расчетная оценка количества выбросов
вредных веществ в воздух от автотранспорта ....................................................... 120
Лабораторная работа № 7. Физико-химический анализ
почвенных образцов ................................................................................................. 125
Лабораторная работа № 8. Биоиндикация токсичности почвы .......................... 130
Лабораторная работа № 9. Химический анализ почвенных образцов ............... 132
5
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ .................................................................... 136
Самостоятельная работа № 1 к теме «Мониторинг окружающей среды» ........ 136
Самостоятельная работа № 2 к теме «Концепция эколого-аналитического
контроля» ................................................................................................................... 136
Самостоятельная работа № 3 к теме «Загрязнение окружающей среды
и количественные критерии» .................................................................................. 137
Самостоятельная работа № 4 к теме «Токсиканты и их специфические
биогеохимические свойств» .................................................................................... 137
Самостоятельная работа № 5 к теме «Вода в природе: свойства, значение
и экологические проблемы» .................................................................................... 137
Самостоятельная работа № 6 к теме «Гидросфера и ее роль в жизни» ............. 138
Самостоятельная работа № 7 к теме «Атмосфера: состав, строение
и процессы, протекающие в ней» ........................................................................... 138
Самостоятельная работа № 8 к теме «Понятие, принципы
и цели экологической экспертизы» ........................................................................ 139
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.......................................... 140
ПРИЛОЖЕНИЯ ...................................................................................................... 148
Приложение 1. Справочные материалы ................................................................. 148
Приложение 2. Протоколы ...................................................................................... 153
Приложение 3. Список приложений и онлайн-платформ,
минимально необходимых для выполнения заданий курса ............................... 165
6
ВВЕДЕНИЕ
Неотъемлемой частью экологизации является постоянное слежение за
всеми составляющими природоемкости производства и состоянием окружающей среды — экологический мониторинг. Он включает в себя наблюдения за
объектами природной среды, природными ресурсами, растительным и животным
миром, природно-техническими системами и источниками техногенного загрязнения, а также оценку и прогноз изменений состояния природной среды и происходящих в ней под влияние антропогенной деятельности процессов. Цель экологического мониторинга — информационное обеспечение управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью [Акимова Т.А., 2001].
С помощью набора инструментальных методов химического, физико-хи-
мического, микробиологического анализа и других видов наблюдений постоянно отслеживаются состав и техногенные загрязнения атмосферного воздуха,
поверхностных вод суши, почв, морской воды, геологической среды, а также состояние и поведение источников антропогенных воздействий [Экологическая
диагностика и мониторинг].
В представленном учебном пособии подобран и систематизирован материал по направлению экологический мониторинг природных объектов. В большинстве вузов студенты различных направлений обучения изучают дисциплину
«Эколого-аналитический мониторинг», в рамках которой они изучают:
1) основные понятия ЭАМ, задачи ЭАМ, химические загрязняющие веще-
ства, их источники и распространение в биосфере классификацию веществ по
характеру взаимодействия на живые организмы;
2) виды экологического стандарта ПДК санитарной оценки разных сред,
химические элементы биосферы и их биогеохимические циклы, эколого-химические проблемы биосферы, литосферы, атмосферы, гидросферы, основные процессы миграции химических веществ в биосфере;
3) теоретические основы нормирования и снижения загрязнения окружаю-
щей среды.
Материал учебного пособия направлен на формирование следующих
умений:
– выявлять основные направления действия вредных веществ (синергизм,
аддитивность, антагонизм), описывать цитотоксическое, тератогенное и генетическое воздействие веществ — загрязнителей на живые организмы, характеризовать и распознавать свойства мутагенного и канцерогенного воздействия веществ — загрязнителей на живые организмы;
7
– наблюдать и описывать естественные биогеохимические циклы и их антропогенные изменения, описывать химические механизмы взаимодействия между
человеком, средой обитания и отдельными экосистемами, приводящими к изменению химического состава окружающей среды;
– осуществлять прогнозирование возможных экологических последствий,
при изменении химического состава окружающей среды, определять биологическое концентрирование элемента в живых организмах, применять теоретические
знания в практической деятельности.
Студенты смогут овладеть при изучении учебного пособия следующими
навыками: эколого-химического моделирования, наблюдения и сбора информа-
ции; составления характеристики биогеохимических провинций; проведения химико-экологического анализа веществ — загрязнителей, методами регистрации
и обработки результатов химического эксперимента.
Из всего вышесказанного следует, что цель учебного пособия заключается
в том, чтобы сформировать у читателей умения получать информацию о содержании вредных веществ в окружающей среде, проводить анализ информации
и принимать на основе этой информации решения экологического, экономического, правового и социального характера.
Данное издание может быть рекомендовано преподавателям для реализации учебного курса «Эколого-аналитический мониторинг» со студентами образовательных учреждений различного уровня.
8
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ЛЕКЦИЯ № 1 ПО ТЕМЕ «МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ»
1.1. Понятие экологического мониторинга окружающей среды
[Кривошеин Д.А., 2000]
Всесторонний анализ окружающей среды предусматривает оценку ее экологического состояния и влияние на нее естественных и антропогенных воздействий. Характер этих воздействий весьма специфичен. Лимитирующим показателем уровня естественных и антропогенных воздействий является предельно-
допустимая экологическая нагрузка (ПДЭН), которая во многих странах
установлена в связи с тем, что нормальное функционирование и устойчивость
экосистем и биосферы возможны при непревышении определенных предельных
нагрузок на них.
Состояние биосферы, непрерывно меняющееся под влиянием естественных
факторов, обычно возвращается в первоначальное. Например, изменения температуры и давления, влажности воздуха и почвы происходят в пределах некоторых постоянных средних значений. Как правило, крупные экосистемы под влиянием природных процессов изменяются чрезвычайно медленно. Существующие
в мире экологические службы (гидрометеорологическая, сейсмическая, ио носферная и др.) проводят контроль за изменением этих процессов.
Изменение состояния биосферы под влиянием антропогенных факторов
происходит в более короткие временные сроки. Поэтому с целью измерения,
оценки и прогноза антропогенных изменений абиотической составляющей биосферы (в первую очередь загрязнений) и ответной реакции биоты на эти изменения, а также последующих изменений в экосистемах в результате антропогенных
воздействий создана информационная система экологического мониторинга.
Экологический мониторинг является комплексным мониторингом биосферы. Он включает в себя контроль изменений состояния окружающей среды
под влиянием как природных, так и антропогенных факторов.
Основные задачи экологического мониторинга антропогенных воздействий:
– наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
– наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
– наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней
процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
9
– оценка физического состояния природной среды;
– прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов
антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной
среды.
Термин «мониторинг» образован от лат. monitor — «наблюдающий»,
«предостерегающий». Существует несколько современных формулировок определения мониторинга. Некоторые исследователи под мониторингом понимают
систему повторных наблюдений за состоянием объектов окружающей среды
в пространстве и во времени в соответствии с заранее подготовленной программой. Более конкретная формулировка определения мониторинга предложена
академиком РАН Ю.А. Израэлем в 1974 г., в соответствии с которой под мони-
торингом состояния природной среды, и в первую очередь загрязнений и эффек-
тов, вызываемых ими в биосфере, подразумевают комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных элементов под влиянием антропогенных воздействий.
Программа ЮНЕСКО от 1974 г. определяет мониторинг как систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды, позволяющую
прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества [Экология и безопасность жизнедеятельности].
1.2. Основные практические направления мониторинга
Мониторинг включает в себя следующие основные практические направления:
– наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее;
– оценку фактического состояния окружающей среды и уровня ее загрязнения;
– прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценку этого состояния.
Объектами мониторинга являются атмосфера (мониторинг приземного слоя
атмосферы и верхней атмосферы), атмосферные осадки (мониторинг атмосферных осадков), поверхностные воды суши, океаны и моря, подземные воды (мониторинг гидросферы), криосфера (мониторинг составляющих климатической
системы) [Экологические факторы].
10
По объектам наблюдения различают: атмосферный, воздушный, водный,
почвенный, климатический мониторинг, мониторинг растительности, животного
мира, здоровья населения и т.д.
1.3. Классификация систем мониторинга
Существует классификация систем мониторинга по факторам, источникам,
масштабам воздействия и методам наблюдения.
Мониторинг факторов воздействия — мониторинг различных химических загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и разнообразных природных
и физических факторов воздействия (электромагнитное излучение, солнечная
радиация, шумовые вибрации).
Мониторинг источников загрязнений — мониторинг точечных стационарных источников (заводские трубы), точечных подвижных (транспорт), пространственных (города, поля с внесенными химическими веществами) источников.
По масштабам воздействия мониторинг бывает пространственным и временным.
По характеру обобщения информации различают следующие системы
мониторинга:
– глобальный — слежение за общемировыми процессами и явлениями
в биосфере Земли, включая все ее экологические компоненты, и предупреждение
о возникающих экстремальных ситуациях;
– базовый (фоновый) — слежение за общебиосферными, в основном при-
родными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных
влияний;
– национальный — мониторинг в масштабах страны;
– региональный — слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному
характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного
для всей биосферы;
– локальный — мониторинг воздействия конкретного антропогенного ис-
точника;
– импактный — мониторинг региональных и локальных антропогенных
воздействий в особо опасных зонах и местах.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]