Конспект лекцій з дисципліни: «Екобіомоніторинг та біобезпека»


НазваКонспект лекцій з дисципліни: «Екобіомоніторинг та біобезпека»
Сторінка1/10
Дата02.04.2013
Розмір1.31 Mb.
ТипКонспект
bibl.com.ua > Туризм > Конспект
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

Конспект лекцій

з дисципліни:

«Екобіомоніторинг та біобезпека»

Львів 2012
1. Мета та завдання дисципліни, її місце в навчальному процесі
1.1 Мета викладення дисципліни

Дисципліна «Екобіомоніторинг та біобезпека» є спеціальним курсом для студентів спеціальності «Фармацевтична біотехнологія», метою якої є ознайомити студентів з екологічними проблемами біотехнологічної промисловості та методами очистки шкідливих викидів та відходів з метою охорони навколишнього середовища.
1.2 Завдання вивчення дисципліни

В результаті вивчення дисципліни фахівець повинен знати:

теоретичні основи курсу; методи і технологію очистки газових викидів і стічних вод біотехнологічних виробництв, утилізацію твердих відходів і активного мулу систем очисних споруд.
Підготовлений фахівець повинен вміти:

проводити та організовувати процеси очистки викидів та відходів від шкідливих речовин; вибирати найоптимальніші технологічні схеми з метою зменшення шкідливих відходів; удосконалювати існуючі схеми виробництв з метою створення маловідходних технологій.
1.3 Перелік дисциплін, знання яких необхідно студенту для вивчення курсу

  1. Загальна мікробіологія та вірусологія.

  2. Хімія природних біологічно активних сполук.


2. Зміст дисципліни
2.1. Лекції – 16год.

ч/ч

Найменування розділів, тем

К-сть годин


1

Лекція 1. Вступ.

Предмет і завдання курсу «Екобіомоніторинг та біобезпека». Вплив життєдіяльності людини на навколишнє середовище.

2

2

Екомоніторинг.

Лекція 2. Проблема чистого довкілля.

Моніторинг навколишнього середовища.

Екогенетичний моніторинг.


2

3

Екобіомоніторинг довкілля

Лекція 3. Типи збурення екосистеми.

Загальний поділ джерел забруднень.

Фактори техногенного забруднення.



2

4

Лекція 4. Джерела та типи забруднення довкілля. Нормування забруднень



2

5

Відновлення екосистеми

Лекція 5. Система знешкодження та утилізації відходів. Порядок визначення методів для знешкодження та утилізації відходів.

Промислові та побутові відходи міст та агропромислового комплексу.

2



6

біотехнологічні методи захисту довкілля

Лекція 6. Напрями екобіотехнологічного захисту довкілля. Біологічні методи промислової мікробіології в екобіотехнології.

Біологічні методи очищення та контролю стоків.

Біопроцеси та типи біоочищувачів забруднення.

Біотестування хімічних речовин (забруднювачів)



2



7

Лекція 7. Селекція штамів - деструкторів забруднювачів. Фототрофи в системі моніторингу забруднення водойм.


2

8

Біоочищення стічних вод.

Лекція 8.

Показники забруднення води.

Групи стічних вод залежно від складу домішок.

Хімічний склад домішок стічних вод.

Категорії промислових відходів стічних вод.

Хімічні,фізико-хімічні, біотехнологічні методи очищення


2





Всього

16



Лекція 1. Вступ.

Предмет і завдання курсу «Екобіомоніторинг та біобезпека».

Вплив життєдіяльності людини на навколишнє середовище.
Екомоніторинг.

Лекція 2. Проблема чистого довкілля.

Моніторинг навколишнього середовища.

Екогенетичний моніторинг.

Проблема чистого довкілля
Проблема чистого довкілля, збереження різноманітного тваринного та рослинного світу в тому числі, є актуальною завжди, як і проблема збереження здоров’я людини, народження здорових повноцінних дітей, незважаючи на природні катаклізми, техногенні катастрофи, зростання забруднення довкілля зумовлене трудовою діяльністю людей, щоденним використанням та споживанням людьми продуктів харчування, засобів особистої гігієни та життєво необхідних речей, а також проведення війн, неконтрольованих досліджень та випадковостей, тощо.

Забруднення навколишнього середовища в багатьох регіонах досягло критичної межі в результаті природних стихій та недосконалості науково-технічного прогресу суспільства. Спостереження за чистотою довкілля, контроль показників чистоти повітря, води, ґрунту, промислових та побутових приміщень, харчових продуктів, виробничих технологій та викидів, а також рекомендації до відновлення безпечного середовища, повинні нагально вирішуватися державними службами екомоніторингу з використанням новітніх досягнень науки і техніки.

У результаті промислової, сільськогосподарської та побутової діяльності людини виникають різні зміни стану і властивостей навколишнього середовища, більш помітні межі природної продуктивності біосфери – виснажуються природні ресурси, джерела енергії, чистої води і повітря.

Щорічна витрата води на земній кулі з усіх видів водопостачання складає 3300-3500 км3, з них 70% використовується в сільському господарстві. Дефіцит прісної води є світовою проблемою сьогодення. Зростають потреби промисловості і сільського господарства у воді, які примушують учених всього світу шукати різноманітні засоби для її вирішення.

Проблему екології довкілля необхідно вирішувати в масштабах не однієї країни чи групи країн, а всієї Земної кулі. Шкідливі антропогенні забруднення, що виробляються в індустріально розвинених регіонах та країнах, в результаті природної циркуляції водних і повітряних мас розповсюджуються по всій території Землі, проникають в глибини океанів, досягають стратосфери.

Найважливіша роль в питаннях захисту і охорони навколишнього середовища належить екології, а у сьогоднішніх умовах економічного розвитку – екологічній біотехнології. Біотехнологія дозволяє вирішувати ряд екологічних проблем, включаючи захист навколишнього середовища від промислових, сільськогосподарських і побутових відходів, деградацію токсикантів, що потрапили в середовище, а також сама створює маловідходні промислові процеси отримання харчових і лікарських речовин, кормів, мінеральної сировини, енергії.

Нинішню екологічну ситуацію в Україні можна охарактеризувати як кризову, що формувалася протягом тривалого періоду через нехтування об'єктивними законами розвитку і відтворення природно-ресурсного комплексу України. Відбувалися структурні деформації народного господарства, за яких перевага надавалася розвитку сировинно-видобувних, найбільш екологічно небезпечних галузей промисловості.

Економіці України притаманна висока питома вага ресурсо- та енергоємних технологій, впровадження і розвиток яких здійснювалися найбільш "дешевим" способом – без будівництва відповідних очисних споруд. Це було можливим за відсутності ефективно діючих правових, адміністративних та економічних механізмів природокористування та без урахування вимог охорони довкілля.

Ці та інші чинники, зокрема, низький рівень екологічної свідомості суспільства, призвели до значної деградації довкілля України, надмірного забруднення поверхневих і підземних вод, повітря та землі, накопичення у дуже великих кількостях шкідливих відходів виробництва, у тому числі високотоксичних. Такі процеси тривали десятиріччями і зумовили різке погіршення стану здоров'я людей, зменшення народжуваності та збільшення смертності, що загрожує вимиранням та біологічно-генетичною деградацією народу України.

Винятковою особливістю екологічного стану України є те, що локальні екологічні ситуації поглиблюються великими регіональними кризами. Чорнобильська катастрофа з її довготривалими медико-біологічними, економічними та соціальними наслідками спричинила в Україні ситуацію, яка наближається до рівня глобальної екологічної катастрофи.

Сучасний рівень очищення стічних вод такий, що навіть у водах, що пройшли біологічне очищення, вміст нітратів і фосфатів достатній для інтенсивного евтрофікування водоймищ - збагачення водоймища біогенами, котрі стимулюють зростання фітопланктону. Від цього вода стає каламутною, гинуть бентосні рослини, знижується концентрація розчиненого кисню, гинуть молюски і риба, що мешкає на глибині. У багатьох водних об'єктах концентрації забруднюючих речовин перевищують гранично допустимі концентрації (ГДК), встановлені санітарними і рибоохоронними правилами та нормами.

Забруднення водних екосистем відбувається в результаті викиду промислових стічних вод, а також викидів двигунів річкових та морських суден. Особливу небезпеку складає масове забруднення водних екосистем нафтопродуктами внаслідок морських аварій.

Відсутність організованих скидів неочищених стічних вод у водойми і водотоки сприяє забрудненню водних джерел, а відтак і ґрунтів, що має винятково негативний вплив на здоров`я населення та стан довкілля.

У ряді регіонів України висока концентрація хімічних та нафтохімічних виробництв призвела до надто високого рівня забруднення джерел водопостачання. У відкриті водойми хімічні підприємства скидають щорічно 70 млн. куб. метрів неочищених або недостатньо очищених стоків.

Потенційним джерелом забруднення водних ресурсів і ґрунту є накопичувачі стічних вод (поля фільтрації, ставки-випарювачі тощо), що передбачають їх очищення.

Безумовно, найбільшими забруднювачами довкілля є виробництва, які застосовують технології з канцерогенною дією.

На сьогоднішній день відоме велике коло антропогенних об`єктів забруднення навколишнього середовища, серед який найшкідливішими є виробництва, що використовують технології з більшим чи меншим ступенем канцерогенності. Серед них найбільшу групу становлять виробничі процеси, пов`язані з виділенням поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПЦАВ), зокрема, бензпірену (БП): коксохімічні, металургійні, нафтопереробні, нафтохімічні заводи, вуглебрикетні фабрики, алюмінієві та електродні заводи, підприємства з випуску будівельних матеріалів.

Найбільш вивчені джерела канцерогенних забруднень - коксохімічні, металургійні, нафтопереробні, нафтохімічні заводи, вуглебрикетні фабрики, алюмінієві та електродні заводи, підприємства з випуску будівельних матеріалів.

При тестуванні довкілля 3,4-бензпірен може слугувати індикатором на наявність ПЦАВ у продуктах згоряння.

До основних антропогенних забруднювачів, які викликають регіональні або глобальні зміни атмосфери, можна віднести: оксид вуглецю СО, оксид сірки (IV) SO2, оксиди азоту NOx, галогенорганічні сполуки, вуглеводневі сполуки, особливо поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПЦАВ), важкі метали, аерозолі, азбест тощо.

Дослідження доступних рослинам форм металів показали, що в досліджуваних ґрунтах (в радіусі 7 км від підприємства кольорової металургії) формуються техногенні аномалії свинцю, цинку, кадмію і міді, а викиди в повітря важких металів осідають у вигляді пилу на землю і рослини на відстані 10-40 км від джерела забруднення.

При цьому хімізація сільського господарства, зокрема, застосування мінеральних добрив та пестицидів може підсилювати негативну дію канцерогенів та важких металів, сприяти виникненню ряду небажаних фізичних і біологічних процесів в ґрунті. Встановлено, що на кожний гектар орної землі припадає 124 кг поживних речовин, 391 кг меліорантів і 4,6 т органічних добрив. Спостереження вчених доводять, що розпилювані пестициди та інсектициди тільки в кількості приблизно 1% потрапляють за призначенням, а решта забруднюють повітряний басейн, ґрунт і водойми.

Наприклад, ПЦАВ бенз(а)пірен виявлено в ґрунтах різних районів Земної кулі, включаючи, як густонаселені так і малонаселені місця. При цьому вміст його у ґрунтах сільської місцевості різних кліматологічних регіонів Східної Європи, віддалених від міст і промислових центрів коливається в межах 0,1-22,5 мкг/кг ґрунту.

Нітрати можуть накопичуватися у рослинах в результаті застосування надмірної кількості міндобрив, які забруднюють ґрунти та водойми. Надмірне застосування міндобрив, зокрема азотних, приводить до підвищення забрудненості рослинної продукції речовинами з канцерогенною дією, зокрема, такими як нітрозосполуки і їх похідні. За останні роки було встановлено велику залежність між вмістом канцерогенів в ґрунтах і сільськогосподарських культурах вирощених на них.

Масштаби біологічних процесів для вирішення природоохоронних завдань можуть бути насправді приголомшуючими. Екологія і біотехнологія взаємодіють як через продукти виробничої діяльності, які повинні бути екологічно безпечні для здоров’я людини та чистоти довкілля, так і через технології, які повинні забезпечувати екочистоту довкілля та його відновлення у разі забруднення біосфери. В цілому це сприяє екологізації антропогенної діяльності і виникненню гармонійніших відносин між суспільством та природою, необхідне лише фахове спостереження за дотриманням належної екоповедінки людини.
Моніторинг середовища

Моніторинг середовища - система стандартних (однорідних, порівняльних) вимірів, оцінки та прогнозування стану природного середовища і змін, які в ньому відбуваються. Він охоплює виміри обсягу забруднення повітря (пилом, оксидами азоту, двооксидами сірки), води і ґрунту (пестицидами, важкими металами), силу шуму та здійснюється в місцевому, регіональному і світовому масштабах.

З точки зору екобіотехнології важливими є екогенетичний моніторинг популяцій та екобіомоніторинг довкілля.

Процедурну частину моніторингу зображають у вигляді ланцюга:

вимірювання - аналіз - описання - моделювання - оптимізація.

Аналіз стану здоров`я населення або його окремих груп стає обов`язковим елементом діяльності санітарно-епідеміологічної служби та основою для створення системи управління станом здоров`я у зв`язку з факторами навколишнього середовища.

У відповідності з Європейською концепцією “Здоров`я для всіх до 2000 р.” держави повинні мати належні механізми, необхідні для моніторингу, оцінки та боротьби з небезпечними для здоров`я факторами навколишнього середовища, які виявляють загрозу для населення.

Створення системи глобального моніторингу (GEMS) було рекомендовано на конференції ООН з охорони навколишнього середовища у 1972 р у Стокгольмі.

Особливу тривогу викликають сполуки, які циркулюють в оточуючому середовищі і легко включаються в природні ланцюги типу “повітря - вода - ґрунт - рослини – тварини – людина”.

Оцінка виробничих процесів та, зокрема, лімітування виробничих канцерогенів здійснюються у 9-ти країнах Європи, Європейському економічному співтоваристві, Японії та США. Більше 41 країни мають офіційні списки шкідливих речовин, вміст котрих у виробничому середовищі лімітовано. Проте, існують великі розбіжності між країнами у відношенні регламентування канцерогенів. Вірогідно, це обумовлено трудомісткістю, тривалістю експериментальних та епідеміологічних досліджень, а також різними поглядами на сам процес канцерогенезу.

Моніторинг Міжнародної Асоціації Вивчення Раку (IARC – МАВР) (Франція) здійснюється на основі досліджень речовин, явищ та технологій з канцерогенними впливами на основі епідеміологічних та експериментальних даних і має рекомендаційний характер, з 1972 р. вона публікує серію узагальнюючих монографій по оцінці канцерогенного ризику для людини. Експертами МАВР також розроблена широко визнана класифікація канцерогенів з групуванням за ступенем доведеності їх канцерогенності для людини. Їх список постійно переглядається та доповнюється.

Основною міжнародною угодою з проблеми моніторингу шкідливих забруднень є “Конвенція про боротьбу з небезпекою, що викликана канцерогенними речовинами та агентами у виробничих умовах та заходах профілактики ”, яка прийнята Міжнародною організацією праці (МОП), вона коротко зветься “Конвенцією 1974 року про професійні ракові захворювання” (№ 139) та відповідна “Рекомендація” № 147 .

Історично до початку 90-х років на території України склалася ситуація, за якої кожне відомство забезпечувало функціонування власної системи спостережень і контролю. Існують загально державні акти про захист здоров’я населення.

У наш час у різних країнах та міжнародних організаціях, наприклад, Агенції з охорони навколишнього середовища США (US.EPA), Національного інституту професійної безпеки та здоров‘я (NIOSH), Американської спілки урядових промислових гігієністів (ACGIH), Національної токсикологічної програми США (NTP), Міжнародної агенції з вивчення раку (IARC). Агенція професійної безпеки та захворювань (OSHA), при моніторингу довкілля використовується ціла низка класифікацій хімічних канцерогенів. У країнах Європи нерідко використовується німецька класифікація канцерогенів, розроблена для характеристики канцерогенної небезпеки промислових шкідливих речовин при встановленні їх максимально допустимих концентраціі (МДК), а також класифікація Комісії європейського співтовариства (ЕЕС).

В Україні у 1995 році було створено “Комітет з питань гігієнічного регламентування” при Міністерстві охорони здоров’я України. В 1997 році цим комітетом був розроблений Державний гігієнічний норматив “Перелік речовин, продуктів, виробничих процесів, побутових і природних факторів, канцерогенних для людини” і прийнято як офіційний документ, що дозволяє перейти до експертизи виробництв з ціллю оцінки можливої канцерогенної небезпеки для працюючих та населення, провести паспортизацію підприємств, почати створення реєстрів, зайнятих у канцерогенно-небезпечних виробництвах. Проте, є потреба у розробці науково-обгрунтованих регламентуючих та методичних офіційних документів, що враховують специфічність різних видів несприятливих впливів, зокрема, канцерогенних, на здоров’я населення.

Сучасна екологічна ситуація з посиленим антропогенним впливом на біосферу потребує системи екологічного та екогенетичного моніторингу довкіля та живих організмів, особливо безпечного проживання людини в навколишньому середловищі та здорового, безпечного її самопочуття.
Екогенетичний моніторинг

Зростаюче антропогенне навантаження на об’єкти навколишнього середовища становить реальну загрозу для генофонду всього живого та може підсилити мутагенний тиск на людську популяцію, викликаючи генетичні патології (спадкові захворювання та вроджені вади).
3.1. Мутагенність навколишнього середовища

За всю історію свого розвитку людство накопичило (в основному за рахунок природного мутаційного процесу) так званий генетичний багаж, що проявляється в спадкових, генетично обумовлених захворюваннях

Забруднення довкілля негативно впливає на життєздатність організмів, ураження зародкових клітин призводить до росту числа носіїв мутантних генів та хромосом, а при пошкодженні мутагенами середовища генів соматичних клітин також можливе зростання числа ракових захворювань.

Розрахунки виникнення генної мутації у геномі показують (Н. Дубінін, 1958), що подвоєння частоти мутацій настільки збільшує об'єм генетичного багажу, що це може стати небезпечним для існування популяцій.

Існує вихід з такого кризового стану — це шлях еволюційних змін, проте пристосування до мутагенів в процесі відбору вимагає від популяції величезного числа генетичних жертв і часу. Більше шансів на вихід з генетичної кризи, обумовленої зростанням мутагенних забруднень (підвищенням темпу мутацій), мають біологічні види з високою чисельністю особин, з швидкою змінюваністю поколінь.

Видам, котрі представлені порівняно малим числом особин, з повільною змінюваністю поколінь, важче пристосуватися до високого мутагенного фону середовища.

Генетична адаптація популяцій людини до зростаючого забруднення біосфери мутагенними чинниками принципово неможлива.

Основна небезпека забруднення навколишнього середовища мутагенами, як вважають генетики, полягає в тому, що знову виникаючі мутації, не «перероблені» еволюційно, негативно вплинуть на життєздатність будь-яких організмів. Більш того, існує глибокий зв'язок різних на перший погляд біологічних ефектів.

На відміну від грубих хромосомних пошкоджень спадкового матеріалу точкові генні мутації, що володіють здатністю накопичуватися в поколіннях, представляють основну складність для виявлення в популяціях, що важливо при появі мутації в генетичному багажі в найближчих поколіннях.

Мутагени оточуючого середовища впливають:

  • на величини рекомбінації спадкових молекул, викликаючи спадкові зміни;

  • на функціонування генів, викликаючи тератологічні відхилення (потворності);

  • на вірогідні ураження ферментних систем викликаючи зміни фізіологічних особливостей організму, аж до діяльності нервової системи, а отже, позначається і на психіці.

Наявність мутагенів та канцерогенів в професійних, побутових та довкільних зонах перебування людини потребує проведення профілактичних заходів та санітарного нагляду за довкіллям і продуктами харчування, оскільки вони можуть викликати генетичні мутації у людської популяції. Забруднення довкілля негативно впливає на життєздатність організмів, при цьому ураження зародкових клітин веде до росту числа носіїв мутантних генів та хромосом, а при пошкодженні генів соматичних клітин можливе зростання числа ракових захворювань.

Система екогенетичного моніторингу

Система екогенетичного моніторингу включає:

  • біоіндикацію мутагенів в об’єктах довкілля, виявлення сумарних токсичних забруднень, мутагенної та онкогенної небезпеки і визначення можливості детоксикації забруднень;

  • цитогенетичне обстеження населення та пошук антиоксидантів, адаптогенів, імуномодуляторів, антимутагенів та антиокогенів природного походження;

  • генетичний моніторинг людських популяцій.

В Україні такі дослідження розпочаті у 80-х роках, в тому числі проводились екогенетичні дослідження якості атмосферного повітря у 19 великих містах з різноманітною специфікою промислового виробництва, якості ґрунтів, харчових продуктів, питних, підземних вод та вод відкритих водойм.
Екобіомоніторинг довкілля

Лекція 3. Типи збурення екосистеми.

Загальний поділ джерел забруднень.

Фактори техногенного забруднення.
Екобіомоніторинг довкілля

Екобіотехнологія – застосування принципів та методів біотехнології для охорони довкілля. Біотехнологічні підходи в біоекотехнології передбачають застосування відходів виробництв як сировинних матеріалів (біоконверсія, біотрансформація, біоекстракція) або застосування біопроцесів для утилізації відходів.

Біоіндустрія передбачає використання мікроорганізмів для виробництва біопрепаратів та харчових біодомішок, біоконтролю пестицидів, біовидобування металів, біоіндикації та біодетекції довкілля тощо. На основі біоагентів створюються біоіндикатори, біокаталізатори, біодетектори та біодеструктори навколишнього середовища (ОС - повітряного, водного, грунтового).

Створення маловідходних і безвідтходних виробництв розглядається як спосіб вирішення проблем техногенного забруднення. Процес заміни сучасних виробництв безвідходними, в тому числі з повністю замкненою системою водовикористання доволі довгий, тому частину очищених стічних вод скидають у водойми, зберігаючи установлені нормативи для відносної концентрації шкідливих речовин в очищених водах.
Система екологічного моніторингу

Система екологічного моніторингу (за територіальним принципом) поділяється на:

  • глобальний ( у межах материків);

  • національний

  • регіональний (на великій ділянці території, узбережжя);

  • локальний(територія міста, водного об’єкту, промислового підприємства);

  • точковий (визначення джерела забруднення).

На реалізацію комплексу заходів з охрони довкілля в розвинених країнах виділяються асигнування близько 2-4 % національного доходу. Зокрема в США, відносні затрати складають: охорона атмосфери - 35,2 % , охорона водойм - 48,0%, знищення твердих відходів - 15,0%, зниження шуму -0,7%, інше- 1,1%.

Державна система моніторингу України базується на мережі пунктів режимних спостережень:

  • спостереження за рівнем забруднення атмосферного повітря проводяться більше ніж у 150 містах України, у більшості з яких заміряються концентрації від 5 до 25 інгредієнтів (О3, Sox, Nox, CO, оптична густина аерозолю, хімічний склад осадів, атмосферно-електричні характеристики та інше);

  • ступінь забруднення ґрунтів оцінюється за результатами більше як 30000 визначень;

  • забруднення поверхневих вод суші контролюється більше як по 700 водостоках та водоймах. Гідробіологічними спостереженнями охоплені біля 150 водних об`єктів.

В Україні створена Держкомісія з випробувань та реєстрації засобів для рослин при Міністерстві сільського господарства та продовольства.

В 1991р., в Україні прийнято ті переглянуто в 1995 та 1997 р.р. офіційний “ПЕРЕЛІК речовин, продуктів, виробничих процесів, побутових та природних факторів, канцерогенних для людини ” та розпочато експертизу і паспортизацію підприємств і створення реєстрів працівників канцерогенних виробництв.

Вирішення проблем довкілля у зв’язку з забрудненням навколишнього середовища потребує розробки та впровадження системи екологічного моніторингу, завданням якого є організація системних спостережень за змінами біосфери, оцінка змін довкілля, прогноз та визначення тенденцій змін біосфери.

Екологічний моніторинг канцерогенів включає спостережний контроль за їх вмістом в довкіллі, оцінку впливу та прогноз дії на екосистему для подальшої охорони навколишнього середовища та охорони здоров’я людини.

Моніторинг середовища в сучасних умовах, зокрема на наявність канцерогенів, передбачає фізико-хімічний аналіз вмісту найчастіше хімічних канцерогенів (поліциклічних вуглеводнів, нітрозосполук та їх попередників, деяких мікроелементів).
Лекція 4. Джерела та типи забруднення довкілля.

Нормування забруднень
Джерела та типи забруднень довкілля

У сучасних умовах майже усі елементами таблиці Мендєлєєва розглядаються як забруднювачі навколишнього середовища природного походження та внаслідок діяльності людини.
Типи збурення екосистеми

Типи збурення екосистеми забруднювачами, ксенобіотиками, токсикантами, хімікатами, домішками класифікуються :

  • біогенні та антропогенні – за походженням;

  • локальні, регіональні, глобальні – за місцем забруднення;

  • природні, промислові, побутові – за природою джерел забруднення;

  • механічні, хімічні (органічні неорганічні речовини токсичні та нетоксичні), бактеріальні, біологічні, радіоактивні, теплові – за механізмом дії;

  • тверді, рідкі, газоподібні - за консистецією;

  • первинні (що поступають безпосередньо в атмосферу), вторинні (що є результатом перетворення останніх) – за часом виникнення.


Загальний поділ джерел забруднень

Класифікація джерел забруднень довкілля:

  • природні катаклізми (біогенні джерела) - космічне та сонячне випромінювання, вулканічні викиди, аномальні рудні поклади, рослинні та мікробні токсичні виділення;

  • техногенні катастрофи та відходи діяльності людини (антропогенні джерела) - промислові, технологічні, наукові, побутові, лікувальні, відходи та скидання.


Фактори техногенного забруднення

Фактори техногенного забруднення у промисловості мають місце через:

  • застарілу технологію виробництва та обладнання ;

  • висока енергоємність та матеріалоємність, що перевищують у два – три рази відповідні показники розвинутих країн;

  • високий рівень концентрації промислових об'єктів;

  • несприятлива структура промислового виробництва з високою концентрацією екологічно небезпечних виробництв;

  • відсутність належних природоохоронних систем (очисних споруд, оборотних систем водозабезпечення тощо);

  • низький рівень експлуатації існуючих природоохоронних об'єктів;

  • відсутність належного правового та економічного механізмів, які стимулювали б розвиток екологічно безпечних технологій та природоохоронних систем; відсутність належного контролю за охороною довкілля.


Джерела забруднення

Джерелами забруднення атмосферного повітря, ґрунту і водойм шкідливими, отруйними, токсичними, в тому числі канцерогенними речовинами (поліциклічними ароматичними вуглеводнями (ПЦАВ), пестицидами, важкими металами, нітрозосполуками ) є викиди:

1. Газові викиди підприємств з незахищеними від канцерогенів технологіями:

  • димові викиди опалювальних та енергетичних систем;

  • викидні гази транспортних засобів;

  • викиди промислових підприємств, які проводять високотемпературну обробку матеріалів згоряння чи використовують продукти цієї переробки;

  • викиди коксохімічних виробництв, оскільки як в технологічному процесі, так і товарній продукції міститься велика кількість канцерогенних речовин - кам`яновугільна смола, пек, коксовий газ;

  • викиди та стоки хімічних заводів барвників, пестицидів, полімерів тощо.

2. Осідання і вимивання атмосферних забруднень, які акумулюють канцерогенні речовини, що містяться у викидах промислових підприємств, опалювальних систем, транспортних засобів.

3. Вимивання атмосферними опадами або безпосередня фільтрація в грунт канцерогенів з твердих промислових відходів і стічних вод.

4. Використання в земельних роботах і розлив при зберіганні різних канцерогенонебезпечних продуктів піролізу палива (кам`яновугільних, сланцевих смол, нафтопродуктів і т.інш.).

5. Фільтрація в грунт поверхневого стоку із забруднених промислових територій і транспортних магістралей.

6. Застосування деяких препаратів і стічних вод для агротехнічних цілей, наприклад, для зрошування полів.

7. Екологічною проблемою є органічні відходи життєдіяльності людини – 30 % загального обсягу продукції.

Шкідливі викиди спостерігаються практично у всіх галузях народного господарства.

В Україні промисловими джерелами щорічно викидається в атмосферу більше 10 млн. т токсичних хімічних сполук, викиди коксових печей – 103-105мкг/100м3, азбестові ворсинки, димові викиди енергосистем, вихлопні викиди транспорту. В 43 містах, де проживає 30% населення країни, рівень забруднення повітряного басейну значно перевищує гранично допустимі концентрації ГДК.

Металургійна промисловість, що включає чорну та кольорову металургію, коксове та прокатне виробництво, а також суміжні допоміжні об'єкти і процеси, є однією з найбільш забруднюючих галузей промисловості, викиди якої від стаціонарних джерел забруднення досягають 38 % загальної кількості забруднюючих речовин.

Сучасні металургійні підприємства - складний виробничий комплекс, до якого входять основне виробництво - доменне, мартенівське, прокатне, а також допоміжні підприємства - агломератна фабрика, виробництво вогнетривів, тепло електростанція ТЕС, транспортні цехи. Сировинні і паливні матеріали металургійне підприємство одержує також і з коксохімічного виробництва. Найбільший сумарний викид БП в атмосферу дають агрегати мартенівського цеху. Присутність БП у викидах агломераційного виробництва зумовлена використанням великих об`ємів коксового і доменного газу для спікання шихти в агломашинах. Продукти згоряння газу і відпрацьоване повітря з високим вмістом пилу очищається в батарейних циклонах, після чого викидається в атмосферу через димові труби. Кількість БП в димових викидах з агломашин після очистки складає в середньому 0,78 мкг/м3, без очистки - 2,16 мкг/м3.

Хімічна промисловість - одна з основних галузей, де утворюються у великих обсягах відходи, значна кількість яких – токсичні, в тому числі канцерогенні. Вплив підприємств нафтохімічного комплексу на стан навколишнього природного середовища характеризується викидами в атмосферу вуглеводнів, сірчаної кислоти, сірковуглецю, ртуті, фтористих та інших шкідливих сполук. В наш час є епідеміологічні дані, що свідчать про канцерогенну небезпеку для людини ряду технологічних процесів та робіт, пов`язаних з очисткою та збагаченням нікелю, видобуванням гепатиту (діоксиду заліза), контактами з хромом та його солями (хромування), миш`яком.

Крім цього, канцерогени утворюються під час використання охолоджувальних мастил, містяться в тютюновому димі, у відходах виробництв анілінових барвників, шинного виробництва тощо.

Порівняно новим видом забруднень є полімерні і синтетичні матеріали, які зайняли чільне місце в оформленні житла людини, будівництві, виробництві меблів, одягу, взуття, в побутовій хімії, а навіть використані в харчовій промисловості (плівки для пакування хлібних, м`ясних, рибних виробів, молока, сиру, ковбас і т. ін.)

Синтетичні засоби використовуються у водопостачанні і меліорації, в системах транспортування питної води, опріснюючих устаткувань, фільтрах для води, виготовленні шприців, сосок, систем переливання крові. Все це є ще одним, подекуди дуже вагомим джерелом хімічного забруднення довкілля. З полімерних матеріалів можуть виділятися мономери, компоненти епоксидних смол, солі важких металів, формальдегід, фенол, стирол, бензол.

Прикладом забруднення можуть бути використання технологій виробництва деревно-стружкових плит (ДСП), виготовлення яких пов`язано із використанням фенолформальдегідних смол і відходів деревообробної промисловості (позитив - безвідходне виробництво пиломатеріалів, але негатив - поява фенолвмісних відходів і внаслідок - підвищення вмісту дуже токсичного фенолу в ріках і ґрунтових водах).

Синтетичні поверхнево-активні речовини – детергенти (СПАР, залежно від природи і структури гідрофільної частини молекули, – аніоноактивні - 50%, катіоноактивні, амфотерні та неіоногенні), знижуючи поверхневий натяг води, входять до складу синтетичних миючих засобів ( СМЗ містять поліфосфати натрію з детергентами, ряд токсичних домішок для водних організмів: ароматизатори, відбілювачі персульфати та перборати, кальцинована сода, карбоксиметилцелюлоза, силікати натрію), пестицидів, флотаційних агентів, при синтезі полімерів та бурових роботах.

Підприємства нафтогазового комплексу за рівнем шкідливого впливу на довкілля вважаються об'єктами підвищеного екологічного ризику забруднення довкілля, що може виникнути у разі порушення технологічних режимів роботи устаткування чи аварійної ситуації, а деякі об'єкти забруднюють довкілля і за нормальних умов роботи, що зумовлено існуючими технологічними процесами.

В нафтопереробному виробництві джерелами надходжень канцерогенних вуглеводнів в атмосферу можуть бути процеси піролітичної переробки високо киплячих нафтопродуктів на коксовій та бітумній установках. Показники БП з джерел газовиділень на розвантажувальному майданчику коксової установки періодичної дії в момент вивантаження коксу з кубів досягають 36,59 мкг/м3.

На території нафтохімічних виробництв - етилового спирту, ізопропілбензолу, фенолу, поліетилену високого тиску концентрації БП становлять від 0,0007 до 0,117 мкг/м3.

Викиди канцерогенних вуглеводнів в алюмінієвому виробництві зумовлені застосуванням для приготування анодної маси високоактивного канцерогенного продукту коксохімічного виробництва - кам`яновугільного пеку. У повітрі електролізних цехів при використанні анодів концентрації БП над поверхнею анода складають 7,8-1385 мкг/м3. При заміні кам`яновугільного пеку, що застосовується як зв`язуючий матеріал анодної маси, нафтовим пеком концентрації його в повітряному середовищі робочої зони знижуються в 1,5-8,7 рази.

Коксохімічні виробництва займають особливе місце в списку шкідливих виробництва, оскільки як в технологічному процесі, так і товарній продукції міститься велика кількість канцерогенних речовин - кам`яновугільна смола, пек, коксовий газ. З кам`яновугільної смоли шляхом багаторазової перегонки і кристалізації виділили речовину (3,4-бензпірен), яка є власне канцерогеном. 3,4-бензпірен та інші ПЦАВ утворюються під час високотемпературного піролізу органічного палива в умовах дефіциту кисню.

Використання як зв’язуючого і палива продуктів коксохімічного та вуглебрикетного виробництв зумовлює наявність викидів канцерогенних вуглеводнів на підприємствах по виробництву дорожніх і будівельних матеріалів, в опалювальних та енергетичних установках.

Транспорт забруднює довкілля своїми викидами. До джерел забруднення атмосферного повітря канцерогенними вуглеводнями відносяться практично всі види транспорту - автомобільний, залізничний, морський і річковий, а також авіація. Вміст БП у відпрацюваних газах транспортних двигунів залежить від способу сумішеутворення. У вихлопних газах різних двигунів ідентификовано від 39 до 66 різних ПАВ. Навіть найвисокосортніший автомобільний бензин з октановим числом 98 містить до 1 г свинцю на 1 л.

Підприємства теплоенергетики серед промислових об'єктів є одним з основних забруднювачів атмосферного повітря (близько 30 відсотків усіх шкідливих викидів в атмосферу від стаціонарних джерел), для яких домінують дві найважливіші проблеми: забруднення атмосферного повітря і забруднення земель через накопичення значної кількості відходів (золи, шлаків, пилу).

Ядерна енергія в Україні використовується в усіх галузях народного господарства - промисловості, медицині, сільському господарстві, наукових дослідженнях, а також у побуті. У 1996 році 43,9 % всієї електроенергії було вироблено на атомних станціях. На п'яти АЕС працювало 15 атомних блоків загальною потужністю 13,618 тис.мвт., на яких було вироблено 79,6 млрд.квт-год електроенергії. За кількістю реакторів та їх потужністю Україна посідає восьме місце у світі та п'яте - в Європі. Чотири енергоблоки з реакторами ВВЕР-1000 перебувають в стані будівництва на майданчиках Рівненської та Хмельницької АЕС з різними ступенями будівельної готовності. Другий блок Чорнобильської АЕС законсервовано, перший блок цієї станції остаточно зупинено у листопаді 1996 року. В Києві та Севастополі розташовані дослідницькі реактори, які у 1996 році не працювали, але продовження їх експлуатації планується у наступні роки.

Атомні станції є головними місцями накопичення радіоактивних відходів, їх первинна переробка та тимчасове зберігання. На АЕС не існує повного циклу первинної переробки відходів відповідно до вимог норм, правил та стандартів з ядерної та радіаційної безпеки, що призводить до нераціонального використання сховищ та збільшує ризик радіаційних аварій. У 30- кілометровій зоні Чорнобильської АЕС зберігається в тимчасових, не пристосованих для зберігання сховищах велика кількість радіоактивних відходів, серед яких є відходи ядерної енергетики. Головним джерелом небезпеки у 30-кілометровій зоні Чорнобильської АЕС залишається об'єкт "Укриття", в якому зосереджені небезпечні радіоактивні речовини та ядерні матеріали, радіоактивність яких близько 20 млн. Кюрі.

У шести областях України розташовані регіональні підприємства УкрДО "Радон" з переробки та зберігання радіоактивних відходів, які приймають на зберігання радіоактивні відходи від усіх галузей народного господарства. Ці підприємства також не мають установок для первинної переробки відходів.

Підприємства з видобування та переробки уранових руд знаходяться у Дніпропетровській, Миколаївській та Кіровоградській областях. Характерним для уранопереробки є те, що майже всі її відходи - відвали шахтних порід, скиди та викиди (рідкі, газоподібні) є джерелами радіаційного забруднення навколишнього природного середовища. В них містяться природний уран, торій-232, продукти розпаду уранового та торієвого рядів, у тому числі і радіоактивний газ радон. Для природного середовища та людей головну небезпеку становлять великі за своїми обсягами хвостосховища та зосереджені в них радіоактивні матеріали. Застосування біологічних методів до видобування, використання чи утилізації цих відходів змогло б значно покращити екологію та безпеку проживання в цих регіонах.

Україна належить до країн з дуже розвинутим використанням джерел іонізуючого випромінювання (ДІВ) у багатьох сферах господарства і наукової діяльності. На даний час існує близько 8 тисяч підприємств та організацій (лише у місті Києві їх близько 400), які використовують понад 100 тисяч ДІВ, що створює складну радіоекологічну ситуацію, котра викликає необхідність використання системи заходів радіаційного захисту населення та навколишнього природного середовища.

Радіоактивні забруднення - атомні електростанції забруднюють довкілля радіоактивними відходами, що сорбуються планктонними мікроорганізмами, радіоактивність яких 103 раз вище води, в якій вони живуть. Стічні води з підвищеною радіоактивністю (100 Кюрі на 1л) підлягають захороненню в підземні стаціонарні басейни та спеціальні резервуари.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Схожі:

Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми
Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»
Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення...
Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної...
Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”...
Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ дисципліни «Історія економічних учень»

Опорний конспект з дисципліни „Організація торгівлі” Міністерство...
Опорний конспект лекцій з дисципліни „Організація торгівлі” для студентів напряму підготовки 030510 денної форми навчання / Укладач...
ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ ЕКОНОМІКА ПРАЦІ І СОЦІАЛЬНО...
Конспект лекцій з дисципліни “Економіка праці і соціально-трудові відносини” для студентів ІІІ курсу. Павлоград: ЗПІЕУ, 2007
Конспект лекцій розроблений у відповідності до листа Міністерства...
Короп Ігор Володимирович, Ревтюк Євген Антонович, Петренко Віктор Павлович – Інтелектуальна власність /Конспект лекцій для студентів...
Конспект лекцій Частина II Суми
Стратегічний маркетинг : конспект лекцій / укладачі: В. В. Божкова, Ю. М. Мельник, Л. Ю. Сагер. – Суми : Сумський державний університет,...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів економічних спеціальностей усіх форм навчання
Проектний аналіз : конспект лекцій / укладачі: О. І. Карпіщенко, О. О. Карпіщенко. – Суми : Сумський державний університет, 2012....
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни «ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ»
Сутність методу економічного аналізу, його характеристика та методологічна основа
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка