Методы и приборы контроля окружающей среды

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Методы и приборы контроля окружающей среды» изучаемый в 7-м семестре имеет общий объём 38 учебных часов, в т.ч. 26 часов лекций и 12 часов лабораторных и практических занятий. К.т. 36 часов планируется на самостоятельную работу студента. Изучение курса заканчивается экзаменом в зимнюю сессию.

Введение

Контроль качества окружающей среды - насущная задача нашего времени.

Управление качествам окружающей природной среды основано на рационально построенной системе химике - аналитического контроля биосферы в целом и отдельных её компонентов - атмосферы, гидросферы и литосферы.

Химический анализ совершенно необходим для поддержания высокого качества воздуха, которым мы дышим, воды, которую мы пьём.

Исчерпывающая информация о химическом составе атмосферного воздуха, природных' вод и почв не может быть поучена использованием только химических методов, поэтому в современной аналитической химии всё шире используются физические и физико - химические (инструментальные) методы анализа и исследования.

Преимущество инструментальных методов - быстрота и возможность автоматизации процессов. Однако, они требуют применения регистрирующих, сигнализирующих приборов и систем, зачастую являющихся сложными электрическими или электронными системами.

Поскольку качественный и количественный анализ загрязняющих веществ в окружающей природной среде является важным звеном в системе экологического мониторинга, современный инженер - эколог должен разбираться в методах и аппаратуре, используемых для анализа, чтобы уметь грамотно применить их для решения конкретной задачи. Должен уметь оценивать и интерпретировать результаты анализа.

Таким образом, в отличие от более многочисленных технических исполнителей, умеющих только крутить ручки приборов или следовать «кулинарной книге» аналитических методик, истинный инженер - эколог должен быть квалифицированным опытным химиком (аналитиком).

Отсюда цель и задача курса: ознакомить будущих экологов с основными методами и приборами применяемыми для контроля.

Общие сведения об объектах контроля в экологии.

Проблемы, связанные с охраной окружающей среды, отличаются исключительным разнообразием.

Вторжение человека в природу наносит ей не только непосредственный ущерб, но и вызывает ряд новых процессов, разрушающих окружающую среду.

На протяжении ряда лет было установлено, например, что окислительное действие смога, образованного выхлопными газами автомобилей, в результате

фотохимических процессов приводит к разрушению озона и различным превращениям высших углеводородов.

Производственная деятельность предприятий нефтяной и газовой промышленности, обеспечивающих добычу, транспортировку и переработку углеводородного сырья, является фактором мощного антропогенного воздействия на окружающую среду, В силу специфики работ в нефтегазодобывающей промышленности образуются значительные объёмы загрязнителей (ЗВ). Эффективность разрабатываемых природоохранных мероприятий зависит от знания состава, свойств загрязнителей и их количества.

Ежегодно в нефтедобывающей промышленности образуется до 6,1 млн. т. загрязнителей, которые поступают в объекты окружающей среды, в т. ч. 180 тыс. т. нефти, нефтепродуктов и других органических соединений.

Среди загрязнителей наибольшую опасность представляют жидкие и полужидкие продукты, которые в силу своей подвижности обладают высокой аккумулирующей способностью, что может приводить к стойкому загрязнению объектов окружающей среды и нарушению экологического равновесия в местах их попадания.

Загрязнители предприятий нефтегазодобывающего комплекса содержат в своём составе органические и минеральные вещества. К органическим относятся прежде всего нефть, нефтепродукты, газоконденсат, масла, фенолсодердащие соединения метанол, ацетон, формальдегид, бензол, диэтиленгликоль и др..

К неорганическим загрязнителям относятся различные минеральные соли, включая соли тяжёлых металлов. Загрязнителями могут быть и многие инертные материалы, включая минералы и даже радиоактивные вещества.

Многие из загрязнителей обладают выраженным токсическим эффектом, который наиболее ярко проявляется в водной среде и почвогрунтах, что необходимо учитывать в природоохранной практике предприятий.

Загрязнение грунтовых, речных и морских вод.

Загрязнение водной среды происходит не только за счёт деятельности промпредприятий, которые направляют с вой стоки в реки и океаны. Не менее интенсивно загрязняет природу сельское хозяйство с его массовым содержание скота внесением в почву удобрений и использованием средств защиты растений. Эти удобрения и химические соединения попадают в грунтовые и поверхностные воды. Наконец, бытовые сбросы вносят вклад в общее загрязнение вод.

В течение длительного времени бытовало мнение, что все вредные выбросы либо постепенно разрушаются в океанских просторах, либо оседают на дно.

Впервые Тур - Хейердал обратил внимание общественности на то, что во время своего путешествия через Тихий океан на плоту «Кон - Тики» (47г.) в открытом океане повсюду по пути следования на поверхности воды встречались пятна нефти.

Сегодня почти во всех районах Мирового океана в результате аварий танкеров или бурения нефтяных скважин можно обнаружить нефтяные загрязнения.

Морские воды вблизи берегов загрязнены нитратами и фосфатами, что приводит к массовому росту водорослей, к уменьшению концентрации O2 в воде и к оскудению рыбных запасов.

Нефть и нефтепродукты относятся к категории материалов, которые плохо поддаются разложению, поэтому попадая в природную среду (в т.ч. водную) они могут накапливаться в опасных концентрациях.

Нефть в основном состоит из алифатических углеводов, но в зависимости от её происхождения может содержать также алициклические и ароматические углеводороды. В небольших количествах могут содержаться также альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты.

Пути попадания.

Нефть, может попадать в природную среду различными путями:

■ при бурении скважин (особенно на морских шельфах), при авариях танкеров или течи в нефтепроводах, при переработке сырой нефти и нефтепродуктов, при очистке отстойников, танкеров и автоцистерн от старой нефти и нефтепродуктов.

■ при просачивании нефти в почву не смотря на свою большую вязкость, она проникает в грунтовые воды, перемещается вместе с ними и может распространяться на большие расстояния.

■ на открытых водных поверхностях с течением времени образуется эмульсионный слой нефть-вода, который частично препятствует газообмену между водой и воздухом. Живые организмы под этой пленкой постепенно задыхаются.

■ у морских птиц контакт с нефтью приводит к склеиванию оперения; птицы утрачивают способность держаться на воде и быстро гибнут от переохлаждения.

Растворимые в воде окисленные компоненты нефти могут обладать токсическим действием.

Нефть, попавшая в природную среду, подвергается микробиологическому распаду, но он протекает очень медленно, так что нефть в течение недель и даже месяцев находится на поверхности воды. За это время легко летучие компоненты испаряются, а оставшиеся медленно окисляются. В результате этих процессов малолетучие компоненты объединяются в сгустки, которые с течением времени опускаются на дно.

Загрязнение почвы

Почва, как объект наблюдения и контроля, имеет ряд специфических особенностей.

В тоже время как загрязнение воздуха и воды можно заметить или обнаружить, загрязнения почвы могут оставаться скрытыми в течение длительного времени. Как правило, люди не входят с почвой в такой тесный контакт, как с воздухом и водой, почва непрозрачна, в большинстве случаев обладает буферным действием, что позволяет загрязнениям оставаться незамеченными в течение длительного времени.

Если в поверхностных водах и атмосферном воздухе возможны процессы периодического самоочищения, то почва активно их аккумулирует и обладает ограниченной способностью к самоочищению.

Накопление токсических веществ в почвах приводит не только к деградации почвенного покрова и образованию техногенной пустыни, но и к нарастанию экологически опасных последствий, создающих угрозу для (жизни) здоровья человека.

Для выявления и предупреждения нежелательных последствий техногенного влияния на педосферу необходима организация контроля загрязнения почвы.

Цель контроля состояния почв - оценка и регистрация меняющегося уровня химического состава почв, а также влияния источников загрязнения.

В настоящее время выделяют 3 группы загрязнителей почв:

■ техногенные отходы производства;

■ химические средства защиты растений и минеральные удобрения;

■ нефть и нефтепродукты.

Загрязнение атмосферы

Степень загрязнения атмосферы зависит от количества выбросов ВВ и их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы температуры выходящих газов, от климатических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращения выбрасываемых веществ.

В выбросах предприятий различных отраслей и транспорта в атмосферу содержится большое количество различных вредных примесей. Почти из всех источников в атмосферу поступают диоксид серы (), пыль, оксид углерода (СО), оксиды азота (NO, ).

Много вредных веществ образуется при сжигании топлива (, СО, окислы азота, зола, сажа). При нарушении процесса горения могут выбрасываться углеводороды, в т.ч. и канцерогенные.

Предприятия металлургической, химической промышленности - очень много различных веществ.

Большое количество вредных веществ выбрасывается и предприятиями нефтегазовой промышленности, в т.ч. оксиды серы и азота, оксид углерода, сероводород, меркаптаны, углеводороды, несгоревшие твердые частицы и т.д.

В связи с этим требуется надежная информация за длительный период о содержании вредных примесей и климатических условиях распространения их в атмосфере.

Заключение

Для оценки воздействия загрязнителей на объекты природной среды (атмосферу, гидросферу, литосферу) необходимо знание параметров и показателей, по которым необходимо производить оценку загрязненности. Состав и загрязняющие свойства выбросов (загрязнителей) устанавливают путем физико-химического анализа, основу которого составляет количественный анализ.

В соответствии с современными требованиями природоохранных органов анализ состава загрязнителей, их свойств, а также химического состава объектов природной среды должен производиться по единым методикам, допущенным для целей государственного экологического контроля.