Курсовая работа (т): Разработка проекта экологического мониторинга на территории Ирбитского хлебозавода

или

где i - примесь, Qг - среднегодовая концентрация примеси для района;г - среднегодовая концентрация примеси (среднеарифметическое значение разовых или среднесуточных концентраций, измеренных в течение года); сi - константа, принимающая значения 1,7; 1,3; 1,0 и 0,9 соответственно для 1, 2, 3, 4 класса опасности веществ, позволяющая привести степень вредности i-го вещества к степени вредности диоксида серы.

Комплексные показатели загрязнения атмосферы несколькими веществами. Показатели позволяют получить интегральную оценку состояния атмосферного воздуха, на основе которой возможна оценка изменения состояния атмосферы.

комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА) - количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого n веществами, присутствующими в атмосфере:

где: i - примесь, n - количество рассматриваемых примесей;

комплексный показатель загрязнения атмосферы приоритетными l веществами, определяющими состояние загрязнения атмосферы в городе:

где: l - совокупность приоритетных веществ-загрязнителей.

В качестве комплексной характеристики состояния атмосферного воздуха разработан индекс загрязнения атмосферы:

где Ci - содержание вещества;

ПДКi - предельно допустимая среднесуточная концентрация вещества; Ki - коэффициент, учитывающий класс опасности.

При этом вещества подразделяются на 4 класса опасности:- чрезвычайно опасные;- высокоопасные;- умеренно опасные;- малоопасные.

Степень опасности вещества, на основе которой выбирается показатель Ki стандартизируется по «эталонному» классу опасности. В качестве эталона в методике выбран III класс. Для оценки стандартизированных уровней загрязнения по классам используются следующие уравнения:

где x1,…. х4 - значения уровней концентрации загрязнителя; xст = Ki.

Величины ИЗА показывает уровень загрязнения атмосферы:

< 2.5 - чистая атмосфера;

.5- 7.5 - слабо загрязнённая;

.5- 12.5 - загрязнённая;

.5- 22.5 - сильно загрязнённая;

.5- 52.5 - высоко загрязнённая;

> 52.5 - экстремально загрязнённая [8].

Таблица 2. Уровень загрязненности атмосферы в зависимости от величины показателя Р и количества ингредиентов [8]

.2 Снегогеохимический метод

мониторинг окружающий промышленный загрязненность

Работы по отбору проб снега и анализу их загрязненности различными веществами обычно называют снегогеохимическими исследованиями.

При отборе проб необходимо выбирать участки с ненарушенным состоянием снежного почвенного покрова.

Отбор проб снега проводят в конце зимнего периода. Снеговое опробование проводят методом шурфа на всю мощность снежного покрова, за исключение пяти см слоя над почвой, с замером сторон и глубины шурфа. Фиксируется время (в сутках) от начала снегостава.

Опробование снега предполагает раздельный анализ снеговой воды и твердого осадка, который состоит из атмосферной пыли, осажденной на поверхность снегового покрова.

Пробоподготовка начинается с таяния снега, а затем включает в себя следующие операции: фильтрацию, высушивание, просеивание, взвешивание и истирание.

Вес пробы - 15-20 кг, что позволяет получить при оттаивании 8-10 л воды [8].

Материалы для пробоподготовки: пластмассовые тазы и ведра, беззольные бумажные фильтры типа синяя лента, 2л. стеклянные банки, воронка, пинцет, полиэтиленовая трубочка диаметр 4-5 мм,

Пробы твердого снега переводят в талую воду при комнатной температуре в сборных емкостях. Пленки, образующиеся на поверхности талой воды и на стенках сборной емкости, смывают талой водой в сосуды для хранения пробы (ГОСТ 17.1.5.05-85).

Для обеспечения точного учета отбираемых проб производят их регистрацию [9].

Рисунок 5. Схема пробоподготовки проб снега [8]

Методика обработки данных по снеговому покрову

На данном этапе проводится расчет величины пылевой нагрузки (в

мг/м2*сут.) и изучают вещественный состав пробы твердого осадка снега (Геохимия …, 1990).

Масса пыли в снеговой пробе служит основой для определения

пылевой нагрузки Pn в мг/м2*сут. или кг/км2*сут., т.е. количества твердых выпадений за единицу времени на единицу площади. Расчет проводится по формуле:

=P0 /S*t,

где: Р0 - масса пыли в пробе (мг; кг); S - площадь шурфа (м2; км2);- количество суток от начала снегостава до дня отбора проб.

В практике используется следующая градация по среднесуточной пылевой нагрузке:

• менее 250 - низкая степень загрязнения

• 251-450 - средняя степень загрязнения

• 451-850 - высокая степень загрязнения

• более 850 - очень высокая степень загрязнения.

По данным снегового опробования рассчитывается аналогичный показатель и для нагрузки загрязнения (элемента) на окружающую среду - массы загрязнителя, выпадающей на единицу площади за единицу времени. Для этого учитывается общая масса потока загрязнителей - среднесуточная пылевая нагрузка Рп (в кг/км2*сут) и концентрация элемента С (в мг/кг) в снеговой пыли. На этом основании рассчитываются:

общая нагрузка, создаваемая поступлением химического элемента в окружающую среду:

Робщ = С х Рп (мг/км2*сут);

коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента:

Кр = Робщ / Рф при Рф = Сф*Рпф;

где Сф - фоновое содержание исследуемого элемента; Рпф - фоновая пылевая нагрузка; Рф - фоновая нагрузка исследуемого элемента.

Показателем уровня аномальности содержаний является коэффициент концентрации Кс, который рассчитывается как отношение содержания элемента в исследуемом объекте С к среднему фоновому его содержанию Сф.

К=С/Сф

С - содержание элемента;

Сф - фоновое содержание вещества.

Геохимические ряды рассчитываются по коэффициенту концентрации. Элементы в пробе сортируют в порядке убывания. В итоге элементы с наибольшей концентрацией стоят во главе ряда, а с наименьшей - в хвосте. Геохимический ряд элементов дает наглядно и быстро понять, какие из элементов оказывают наисильнейшее влияние на территорию.

Поскольку техногенные аномалии обычно имеют полиэлементный состав, для них рассчитываются суммарные показатели загрязнения Zc и нагрузки Zp, характеризующие эффект воздействия группы элементов. Показатели рассчитываются по следующим формулам:

с = ∑Kc - (n - 1); Zp = ∑Kp - (n - 1),

где n - число учитываемых аномальных элементов с КК>1 иКр. >1 соответственно.

По величине суммарного показателей загрязнения, нагрузки снегового покрова существует ориентировочная шкала оценки аэрогенных очагов загрязнения, которая предусматривает следующие уровни загрязнения [8]:

Таблица 3. Уровни загрязнения снежного покрова металлами и пылью [10].

.3 Литогеохимический метод

Пробоподготовка проб почвы

Почвенный покров является долговременно депонирующей средой. Загрязняющие вещества накапливаются в верхних горизонтах почв, изменяя их химический состав, и включаются в природные и техногенные циклы миграции. В почве накапливаются вещества, не подверженные процессам полного разрушения, которые особо опасны для живых организмов в виде пылевой составляющей.

Метод исследования - литогеохимический. Литогеохимические исследования позволяют детально изучить почвенные разрезы, химический состав почв, определить подвижные и валовые формы большого числа микро- и макрокомпонентов, радионуклидов и их изотопов и других показателей, характеристику и процентное соотношение нарушенных земель в процессе хозяйственной деятельности.

Отбор проб осуществляется на пробных площадках (пробная площадка должна быть размером не менее 10*10 м, с наиболее распространенным типом почв и элементами рельефа) методом конверта. Отбор осуществляется интервально на мощности почвенного покрова 5-10см. Пробы отбираются ножом или шпателем.Объединенные пробы составляют путем смешивания точечных проб, отобранных на одной пробной площадке.

Исходная проба, массой 1,5-2 кг просушивается при комнатной температуре. Затем производится выбор посторонних частиц, после чего очищенная проба подвергается ручному измельчению. Затем следует просеивание на сите с диаметром ячейки 2,5мм, а потом 1мм. Проба дублируется, взвешивается. Далее, проба, массой 100-150 г отправляется в истиратель, чтобы достичь минимальных фракций 0,074мм и пудрообразной текстуры, а затем отправляется на анализ в лабораторию.

В процессе транспортировки и хранения почвенных проб должны быть приняты меры по предупреждению возможности их вторичного загрязнения (загрязненные образцы не должны контактировать между собой и незагрязненными) [8].

Отбор, транспортировка и хранение проб почв производится согласно ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84.

Рисунок 6. Схема пробоподготовки проб почвы [8]

Методика обработки данных почвенного покрова

Полученные в результате анализов данные сравнивают с фоновыми показателями, с предельно допустимыми концентрациями или ориентировочно допустимыми концентрациями, а также анализируют изменение показателей от одного пункта наблюдения к другому.

Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) согласно ГН 2.1.7.2041-06, или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве согласно ГН 2.1.7.2511-09.

Оценка уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по таким показателям как: коэффициент техногенной геохимической нагрузки (Ki), модуль техногенного геохимического загрязнения (Mr), коэффициент концентрации химического вещества (Кк), суммарный показатель загрязнения (Zc).

Коэффициент техногенной геохимической нагрузки (Ki), рассчитывается по формуле:

Кi = Ci / ПДКi ,

Где Ci- концентрация компонента i-го вида, мг/кг;

ПДКi- предельно допустимая концентрация (ПДК, мг/кг) компонента i-го вида.

Также расчитываем модуль техногенного геохимического загрязнения. Для этого необходимо посчитать общий показатель техногенной нагрузки (К0):

К0= ∑ Кi,

Где Кi- коэффициент техногенной геохимической нагрузки.

Далее по формуле находится модуль техногенного геохимического загрязнения (Mr):

= К0 xS/S0,

Где К0 - общий показатель техногенной нагрузки;- площадь загрязненных земель;- общая площадь исследуемой территории.

Для оценки уровня химического загрязнения почв рассчитывают коэффициент концентрации химического вещества (Кк). Он определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (Сi) в мг/кг к региональному фоновому (Сф):

Кк= Ci/ Cф,

Где Ci- содержание элемента в исследуемом объекте, мг/кг;

Сф - фоновое содержание элемента, мг/кг.

Сравниваем полученные данные с фоновыми и природными значениями.

Суммарный показатель загрязнения (Zc).Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов - загрязнителей и выражен формулой:

= ∑ Кк- (n-1) ,

Где Кк - коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения;- число учитываемых аномальных элементов с Ккбольше 1[9].

По итогам расчета производится построение карты-схемы значений суммарного показателя загрязнения для почвенного покрова на исследуемой территории.

Геохимические ряды рассчитываются по коэффициенту концентрации. Элементы в пробе сортируют в порядке убывания. В итоге элементы с наибольшей концентрацией стоят во главе ряда, а с наименьшей - в хвосте. Геохимический ряд элементов дает наглядно и быстро понять, какие из элементов оказывают наисильнейшее влияние на территорию[11].

Таблица 4. Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (Zc)

.4 Биогеохимические исследования

Биогеохимические пробы могут быть простыми (берется одно растение или одна, заранее определенная его часть) и составными. В нашем случае, пробы отбираются с двух видов растений: хвоя и береза. Каждое растение составляет отдельную пробу. Хвоинки и листья березы будут отобраны примерно с пяти различных деревьев. Масса биогеохимической пробы составляет 100-200 г сырого вещества. Пробу растений маркируют, указывая номер пробы, номер основного разреза и профиля. Для отбора проб могут быть использованы ножи, садовые ножницы, сучкорезы. Листья с деревьев удобнее всего отбирать руками в перчатках.

Методика пробоподготовки заключается в высушивании и измельчении пробы, после чего подвергается озолению. Схема пробоподготовки приводится на рисунке .