ВВЕДЕНИЕ. Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

И.П. Шкилева, Г.Н. Демиденко, Э.М. Сульман

Химический анализ объектов

Окружающей среды

Учебное пособие

Издание первое

Тверь 2008

УДК 504:54 (075.8)

ББК 20.1:24.4я7

Содержит сведения о целях и задачах экологических исследований окружающей среды и природных ресурсов. Приводятся основные классификации природных и антропогенных загрязнений природной среды. Рассмотрено нормирование антропогенных воздействий на водную, воздушную и почвенную среды в соответствии с основными нормативными, методическими и справочными документами в области современного экологического и санитарного контроля в Российской Федерации. Рассмотрены химические и инструментальные методы анализа загрязняющих веществ. Описаны алгоритмы оценки экологического состояния основных объектов окружающей среды – воды, атмосферного воздуха и почвы: показатели качества, методы отбора, консервации и хранения проб, методы качественного и количественного анализа основных загрязняющих компонентов.

Предназначено для студентов направления 020101 Химия специализации «Химия окружающей среды», является составной частью курса цикла СД «Химический анализ и экспертиза» и знакомит с методами и возможностями химического анализа объектов окружающей среды.

Рецензенты: начальник лаборатории ОКК ЗАО ТПК «Техноэкспорт» Белоконь В.Г.; начальник ОКК ОАО «Тверская фармацевтическая фабрика» Филиппова И.Л.

ISBN 978-5-7995-0422-9 © Тверской государственный

технический университет, 2008

ВВЕДЕНИЕ

Объективная информация о состоянии и уровне загрязнения различных объектов окружающей среды (атмосферного воздуха, воды и почвы) и влиянии на них антропогенных факторов может быть получена лишь на основе систематических наблюдений за загрязнением природных объектов и выявлением источников загрязнений, т.е. при организации эколого-аналитического мониторинга, который является составной частью общего мониторинга состояния природной среды.

В 1972 году в Стокгольме под эгидой ООН состоялась конференция по охране окружающей среды, где впервые возникла необходимость сформулировать понятие «мониторинг». Было решено под термином «мониторинг окружающей среды» понимать комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов.

В документах ЮНЕСКО (1974 г.) дано определение понятия «мониторинг» как системы регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающей информацию о прошлом и настоящем состоянии окружающей среды, позволяющей прогнозировать изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества.

В российском законодательстве термин «мониторинг окружающей природной среды» определен как долгосрочные наблюдения за состоянием окружающей природной среды, ее загрязнением и происходящими в ней природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния природной среды и ее загрязнения (ФЗ РФ «О гидрометеорологической службе» № 113 от 19 июля 1998 г.).

Эколого-аналитический мониторинг представляет собой систему наблюдений за источниками и уровнем загрязнений природных объектов вредными веществами в результате сбросов либо выбросов этих веществ в окружающую среду, а также вследствие естественного их образования и накопления в биосфере, в том числе за счет химической и биохимической трансформации природных и техногенных веществ в соединении с вредными веществами.

В сферу эколого-аналитического мониторинга входят вода, воздух, почва, донные отложения, растения, корма и пища, ткани животных и человека. В число контролируемых объектов при необходимости могут быть включены и другие объекты, представляющие по той или иной причине опасность для окружающей среды, в частности полупродукты и продукты нефтехимии, химической, фармацевтической и микробиологической промышленности.

При оценке загрязненности окружающей среды и организации эколого-аналитического мониторинга необходимо располагать надежными методами исследования, которые в дальнейшем будем называть экологическими исследованиями.

Экологические исследования могут проводиться для решения различных задач:

1) оценка экологической обстановки конкретного района страны (области, района, населенного пункта и даже его части);

2) выявление антропогенного воздействия на окружающую среду;

3) прогнозирование экологической обстановки;

4) определение величины предельно допустимой экологической нагрузки (ПДЭН) на территорию при разработке схем развития и размещения производительных сил по экономическим районам страны.

Согласно принятому ООН определению, под загрязнением понимают экзогенные химические вещества, встречающиеся в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве.

В настоящее время различают понятия «загрязнение» и «загрязненность».

Загрязнением природной среды называется внесение или возникновение новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов, оказывающих негативное воздействие на биоту[1], в том числе человека.

Загрязненность – это уровень концентрации загрязняющих веществ или уровень физических или каких-либо других воздействий на окружающую среду.

Загрязнение природной среды происходит как от естественных (природных) причин, так и в результате хозяйственной деятельности человека.

В первом случае загрязнение называют природным (например, извержение вулкана), а во втором – антропогенным.

Общая характеристика загрязнения окружающей среды представлена на рисунке.

Природные и антропогенные загрязнения различаются по своей физико-химической природе:

- физические;

- химические;

- физико-химические;

- биологические.

Физическим загрязнением называется такое загрязнение, которое связано с изменением физических параметров среды: тепловых, световых, шумовых, электромагнитных, радиационных и т.п.

Общая характеристика загрязнений окружающей среды

Химическое загрязнение обусловливает изменение естественных химических свойств среды, которые превышают среднемноголетние колебания количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода. Химическое загрязнение природной среды получается и при проявлении в ней химических веществ, которые отсутствовали в этой среде ранее.

Биологическое загрязненение среды или сообщества подразделяется на биотическое (биогенное) и микробиологическое (микробное).

Биотическое – это распространение определенных, как правило, нежелательных с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т.д.) на территории или акватории, где их ранее не было.

Микробиологическое загрязнение проявляется в появлении в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанных с массовым их размножением на субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека. Микробное загрязнение может быть и при приобретении ранее безвредной формой микроорганизмов патогенных свойств или способности подавлять другие организмы в сообществах.

В зависимости от масштабов распространения загрязнений различают глобальное, региональное и локальное загрязнения.

Глобальное загрязнение называют также фоново-биосферным. Оно обнаруживается в любой точке планеты далеко от его источников (например, ДДТ обнаружен в яйцах пингвинов в Антарктиде).

Региональное загрязнение – загрязнение, которое обнаруживается в пределах значительного пространства, но не охватывает всю планету.

Локальное загрязненение – загрязнение небольшого региона, как правило, вокруг промышленного предприятия, населенного пункта и т.п.

Говоря об опасности загрязнения, необходимо обратиться к понятию вреда (вредности), который наносит загрязнитель биоте, в том числе человеку.

Вредное вещество – ингредиент в окружающей среде, который оказывает отрицательное влияние на биоту.

Понятие вреда включает свойства, точнее мишени воздействия химического вещества (или физические воздействия):

- токсичность;

- канцерогенность;

- мутагенность;

- тератогенность.

Лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) включает в себя три характеристики загрязняющего вещества:

- относительную токсичность вещества;

- способность к аккумуляции;

- устойчивость.

На основании степени токсичности загрязнителя, его аккумулятивности и стабильности выделяют четыре класса опасности.

Классы опасности загрязняющих веществ

*Ксенобиотики – произведенные человеком вредные посторонние окружающей природной среде вещества.

** К_АК – коэффициент аккумуляции, характеризующий способность к аккумуляции, рассчитывается как отношение концентрации вредного вещества в среде или в живом организме к концентрации этого же вещества в среде или в пище в равновесном состоянии.

***t₉₅ – время снижения концентрации вещества в 20 раз, характеризует устойчивость к распаду.