Ключевые слова:
экологический мониторинг, антропогенные загрязнение,
нефтепродукты, методы определения.
Экологический мониторинг - система контроля антропогенных загрязнений
окружающей среды. Природные экологические системы тесно взаимодействуют друг
с другом. Это предопределяет сложность и необходимость учета различных
природных и химических факторов при контроле качества окружающей среды
методами классической и современной аналитической химии.
Экология, загрязнение окружающей среды, экологический мониторинг,
экологическая химия - часто встречающиеся в наше время слова и сочетания,
выражающие всеобщую озабоченность состоянием природной среды. Первопричина
возникновения проблемы - обнаружение в экологических системах, прежде всего в
биосфере, интенсивных и тревожных изменений, вызванных деятельностью
человека, антропогенных изменений. Из большого числа вредных факторов
отметим выброс в биосферу химически чуждых природе веществ, физически
активных
частиц, пыли,
аэрозолей,
повышение
температуры
биосферы,
энергетическое загрязнение, физическое и биологическое воздействие на нее. Для
оценки степени негативных изменений осуществляют экологический мониторинг -
систему наблюдений и контроля за изменениями в составе и функциях различных
экологических систем.
Экологический мониторинг - это серьезная и сложная проблема. Уровни его
организации различны. Он может осуществляться в глобальном, национальном,
региональном или локальном масштабах. Существует фоновый и импактный
(уровень сильного локального загрязнения) мониторинг. В то же время изучение и
контроль состояния окружающей среды включают исследование таких природных
ресурсов, как разнообразные воды, атмосферный воздух, почвы, совокупность этих
систем с точки зрения определения в них загрязняющих химических веществ,
нарушающих сложившееся экологическое равновесие в природе. Здесь четко
просматривается химическая сущность обсуждаемой проблемы: с этой точки зрения
можно говорить и о химическом мониторинге. Без химического анализа здесь не
обойтись. Поэтому в экологическом мониторинге активно используют различные
химические, физико-химические, физические и биологические методы анализа.
Речь идет о неком глобальном химико-аналитическом исследовании с помощью
различных методов аналитической химии - науки о методах анализа.
Результаты аналитических определений и измерений рассматривают уже в
рамках экологического мониторинга. Это дает информацию о загрязнении
биосферы различными несвойственными природе загрязняющими веществами,
которые собирательно называют ксенобиотиками. Данные экологического
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау МУ Хабаршысы
№ 3 (26), 2012
~
11
~
мониторинга используют для всестороннего анализа состояния окружающей среды
и определения стратегии управления им, для регулирования ее качества, для
определения так называемых допустимых экологических нагрузок на природные
системы. Степень ответственности здесь очень велика, поскольку указанные
факторы, и в первую очередь химические, способны вызвать геофизические и
геохимические изменения: возможное изменение климата, закисление природных
вод кислотными дождями, загрязнение Мирового океана и нарушение баланса
углекислоты в нем, нарушение озонового слоя. Можно определить различие между
науками, вплотную занимающимися экологическими проблемами. Так, экология -
наука о закономерностях взаимосвязей и взаимодействия организмов и их систем
друг с другом и со средой обитания. Экологическая химия изучает процессы,
определяющие химический состав и свойства объектов окружающей среды.
Химическую экологию интересует химическое взаимодействие между живой и
неживой природой.
Таким образом, основой экологического мониторинга является совокупность
различных химических наук, каждая из которых нуждается в результатах
химического анализа, поскольку химическое загрязнение - основной фактор
неблагоприятного антропогенного воздействия на природу. Целью аналитической
химии становится определение концентрации загрязняющих веществ в различных
природных объектах. Ими являются природные и сточные воды различного состава,
донные отложения, атмосферные осадки, воздух, почвы, биологические объекты.
Пробоподготовка в анализе объектов окружающей среды
Специфика объектов окружающей среды как объектов химического анализа
заставляет подчеркнуть их изменяющийся состав, многокомпонентность и
многофазность. Известным примером может быть ключевая роль оксидов азота в
образовании фотохимического смога, усиливающегося под влиянием озона и
углеводородов. Множество протекающих в природной среде химических,
биохимических и биогеохимических процессов предопределяет чрезвычайную
сложность химико-аналитических исследований. Это необходимо учитывать при
анализе жидких сред: растворов (они могут быть истинными, коллоидными,
насыщенными), суспензий, эмульсий, летучих и нелетучих твердых веществ, газов;
при определении различных неорганических и органических веществ, исследовании
живого вещества. Принципиально важны пробоотбор, сохранение и консервация
проб и пробоподготовка, необходимая для переведения всех компонентов пробы в
форму, удобную для проведения анализа. Для этого используют все способы,
применяемые в химическом анализе: измельчение твердых образцов, растворение,
обработку различными химическими реактивами, нагревание, один из наиболее
современных приемов - микроволновое и ультразвуковое облучение - все для
полного извлечения определяемых компонентов. Например, при учете всех форм
нахождения металлов в водах можно определить растворимые металлы (в
фильтрате пробы, подкисленном азотной кислотой), суспендированные металлы
(после кислотного озоления - "мокрого сожжения" кислотами-окислителями осадка
на фильтре), общие металлы (после мокрого сожжения всей пробы),
экстрагирующиеся металлы (анализ фильтрата после обработки пробы смесью
азотной и соляной кислот). Необходимо учитывать также способность ионов
тяжелых металлов к гидролизу и гидролитической полимеризации и лигандный
состав природных вод - наличие гуминовых кислот и, следовательно, формы
существования в них металлов.
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау МУ Хабаршысы
№ 3 (26), 2012
~
12
~
Сложность почв как объекта анализа определяется их гетерогенным и
многофазным характером. Минеральная основа, органические и биологические
компоненты: гумусовые веществ, почвенные раствор и воздух - вот объекты
анализа в этом случае. К ним следует прибавить еще и оказывающие наиболее
сильный загрязняющий эффект минеральные удобрения, пестициды и продукты их
превращений.
При
определении
следов
веществ
чувствительности
применяемых
инструментальных аналитических методов иногда бывает недостаточно. В этом
случае применяют различные способы аналитического концентрирования:
экстракцию органическими растворителями, не смешивающимися с водой,
сорбционное концентрирование, дистилляцию, соосаждение, использование
криогенных ловушек. Например, органические загрязнители, как правило,
присутствуют в питьевой воде в очень малых количествах порядка ppb (part per
billion - часть на миллиард, 0,000 001 мг/л). Для выполнения определений их
необходимо сконцентрировать. Летучие органические вещества извлекают из вод
потоком инертного газа и улавливают твердыми адсорбентами. Далее нагреванием
осуществляют их термическую десорбцию и переносят сконцентрированные
компоненты из ловушки в газовый хроматограф. Нелетучие органические вещества
экстрагируют органическими растворителями. Экстракты анализируют методами
высокоэффективной
жидкостной
хроматографии.
Экстракцию
веществами,
находящимися в сверхкритическом состоянии (например, диоксидом углерода),
упрощающую
приготовление
концентрата,
используют
при
извлечении
полициклических ароматических и гетероциклических углеводородов, пестицидов,
полихлорированных бифенилов, диоксинов из твердых образцов, например почв.
Методы определения загрязняющих веществ
Для решения этой задачи используют инструментальные методы
современной аналитической химии, основанные на измерении различных
физических свойств определяемых веществ или продуктов их химических
превращений (аналитических реакций) с помощью физических и физико-
химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическую
информацию, часто называют аналитическим сигналом.
Спектроскопические
методы
анализа
основаны
на
использовании
взаимодействия атомов или молекул определяемых веществ с электромагнитным
излучением широкого диапазона энергий. Это могут быть (в порядке уменьшения
энергии) гамма-кванты, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое и видимое,
инфракрасное, микроволновое и радиоволновое излучение. Сигналом может быть
испускание или поглощение излучения. Важнейшими для экологического
мониторинга,
по-видимому,
являются
нейтронно-активационный,
рентгеноспектральный, атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный анализ,
спектрофотометрический
и
флуориметрический
методы,
инфракрасная
спектрометрия.
Ценную информацию в анализе вод предоставляют электрохимические
методы анализа: потенциометрия, полярографические и кулонометрические
методы. Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных
объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие
анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели
тонкослойная, газожидкостная и высокоэффективная жидкостная и ионная
хроматография. Будучи несложной по технике выполнения, тонкослойная
хроматография хороша при определении пестицидов и других органических
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау МУ Хабаршысы
№ 3 (26), 2012
~
13
~
соединений-загрязнителей. Газожидкостная хроматография эффективна при
анализе многокомпонентных смесей летучих органических веществ. Применение
различных
детекторов,
например
малоизбирательного
детектора
по
теплопроводности - катарометра и избирательных - пламенно-ионизационного,
электронного захвата, атомно-эмиссионного, позволяет достигать высокой
чувствительности
при
определении
высокотоксичных
соединений.
Высокоэффективную жидкостную хроматографию применяют при анализе смесей
многих
загрязняющих
веществ,
прежде
всего
нелетучих.
Используя
высокочувствительные детекторы: спектрофотометрические, флуориметрические,
электрохимические, можно определять очень малые количества веществ. При
анализе смесей сложного состава особенно эффективно сочетание хроматографии с
инфракрасной спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией. В последнем
случае роль детектора играет подключенный к хроматографу масс-спектрометр.
Обычно приборы такого типа оснащены мощным компьютером. Так определяют
пестициды, полихлорированные бифенилы, диоксины, нитрозоамины и другие
токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного и
анионного составов вод.
Экологический мониторинг и обследование трубопроводов нефтепродуктов
Цель проведения экологической экспертизы трубопроводов нефтепродуктов
государственными региональными контролирующими органами от министерства
природы Казахстана заключается в проверке соблюдения предприятием, которое
эксплуатирует данные трубопроводы, требований охраны поверхностных и
подземных вод от загрязнения нефтепродуктами. Загрязнение возможно от
проливов сырья, перемещаемого магистральными трубопроводами. Согласно
действующим нормативным актам предприятие, в чьем ведении находятся данные
инженерные сооружения, может заключать договоры со сторонними организациями
на проведение экологического мониторинга специализированными организациями.
Конструкция, материал исполнения и трасса магистрального трубопровода
для транспортировки нефтепродуктов выбираются таким образом, чтобы исключить
саму возможность загрязнения находящихся в непосредственной близости водных
объектов. Поверхность трубопроводов должна быть обработана антикоррозийными
составами (эмалями и лаками) с целью недопущения преждевременного выхода из
строя одного или нескольких отдельных элементов инженерного сооружения.
Организация, проводящая экологическое обследование, уделяет внимание и
электрохимической защите магистральных трубопроводов. Причиной коррозии
металла является не только вода, но и блуждающие токи, а также образующиеся в
воздухе (при соединении воды и взвешенных химических элементов) химические
соединения.
Экспертами
сторонней
организации,
чьими
силами
проводится
экологическое обследование, выявляется правильность расположения трассы.
Согласно требованиям государственных контролирующих органов трасса, по
которой проложены магистральные трубопроводы нефтепродуктов, должна
проходить ниже по течению водотока от мостов, устройств водозабора, пристаней и
прочих подобных сооружений, а также мест массового обитания или нерестилищ
промысловых рыб (или других организмов, обитающих в водной среде). Если (в
силу
непреодолимых
обстоятельств)
предприятие
вынуждено
проводить
инженерные сооружения для транспортировки нефтепродуктов выше течения
основного поверхностного водотока, то экспертной организацией совместно с
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау МУ Хабаршысы
№ 3 (26), 2012
~
14
~
предприятием-владельцем разрабатываются меры по обеспечению надежного
перехода магистрали.
Если магистральные трубопроводы расположены вдоль береговой линии
водоемов, морей или водотоков, то необходимо использовать естественные
неровности рельефа местности или предусмотреть ряд специальных мероприятий
(устройство перемычек и каналов), назначение которых – не допустить загрязнения
водных объектов при проливе нефтепродуктов. При производстве экологического
мониторинга в тех местах, где наблюдается ветровая эрозия грунтов,
специалистами нашей компании рекомендуются мероприятия, направленные на
укрепление ослабленных природным воздействием почв. Приняв во внимание наши
замечания и устранив неточности, вы можете быть совершенно уверены в том, что
в дальнейшем при экологической экспертизе, организованной на вашем объекте
(магистральном трубопроводе нефтепродуктов), вам не будет предъявлено никаких
претензий со стороны территориальных органов министерства природы Казахстана
и других органов государственной власти, отвечающих за экологическую
безопасность.
В
тех
насыпях,
где
предполагается
прокладывать
(проложены)
трубопроводы для транспортировки нефтепродуктов, необходимо предусмотреть
сооружения для пропуска поверхностных вод. Дно сооружений для пропуска воды и
откосы, прилегающие к нему, нужно обязательно укреплять. Размеры и количество
водопропускных сооружений нужно определять расчетом. При этом обязательно
учитывается площадь водозабора, рельеф местности и интенсивность поступления
сточных поверхностных вод. Опыт инженеров нашей компании в проведении
экологического
обследования
поможет
вам
привести
места
прокладки
магистральных трубопроводов в нормативное состояние. Нами будут выявлены
возможные проектные ошибки и учтены новые требования действующей
технической документации.
Основание трубопроводов и сами конструкции данных инженерных
сооружений обязательно должны быть рассчитаны на сейсмические воздействия. На
тех участках, где возможно образование оползневых явлений, трубопровод стоит
проводить ниже поверхности скольжения. При этом обязательно нужно учитывать
смещение грунта.
В каждую сторону от трубопровода (вдоль его оси) необходимо располагать
собственные зоны охраны. В случае пересечения трубопроводом водотоков,
необходимо провести его заглубление так чтобы он оказался ниже дна русла
водотока. Необходимо учесть возможность возникновения деформаций самого
русла и его перспективных заглублений и расширений.
В пределах русла тех водотоков, которые подвержены переформированию,
инженерные сооружения по транспортировке нефтепродуктов нужно прокладывать
подводным, надводным способом (в данном случае устраивается специальные
основания, обеспечивающие неразрывность трубопровода при возникновении
любых возможных изменений русла водного объекта).
Список литературы
1. Кузнецов В.В. Химические основы экологического мониторинга, 1999;
Химия.
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау МУ Хабаршысы
№ 3 (26), 2012
~
15
~
2. Курапов А. А. Научные основы охраны природной среды Северного Каспия
при освоении нефтегазовых месторождений. // «Защита окружающей среды
в нефтегазовом комплексе», 2005, №7, с. 21-27.
3. Иванов А., Островский А. Применение средств космической радиолокации
для мониторинга морской добычи и транспортировки нефти. // «Технологии
ТЭК», 2003, №6, с. 58-64.
4. Голованов Н.В., Князев А.А., Пугин А.М., Шайдаков В.В. Передвижная
станция
оперативного
экологического
мониторинга.//
Проблемы
прогнозирования,
предотвращения
и
ликвидации
последствий
чрезвычайных ситуаций. Материалы II Всероссийской научно-практической
конф. Уфа.: 2001.-С.77-80.
Түйіндеме
Бұл мақалада қоршаған ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен ластануы, және
оларға экологиялық мониторинг жүргізу қарастырылған.
Summary
This article considers the environmental monitoring and oil pollution.
УДК 504.054
А.Т.Айтбаева
Атырауский государственный университет имени Х. Досмухамедова
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА В РЕСПУБЛИКЕ
КАЗАХСТАН
Атмосферный воздух - одна из основных сред обитания человека, и от его
качества во многом зависит здоровье человеческого организма, уровень
физического
развития,
репродуктивные
возможности,
подверженность
заболеваниям и продолжительность жизни. За исторически небольшой срок
произошли изменения химико-физического состава воздуха населенных мест, что
привело к серьезным последствиям для здоровья людей.
Для Республики Казахстан проблемы загрязнения атмосферного воздуха были и
остаются актуальными. Выбросы в атмосферу вредных веществ от стационарных
источников составляют порядка 2,5 млн.тонн\год, транспортные выбросы
превышают 1 млн.тонн\год. Сегодня порядка 5 млн. жителей Казахстана проживают
в условиях загрязненного атмосферного воздуха, при этом не менее 2 млн. – в
условиях крайне высокого уровня загрязнения. Кроме того, особенности планировки
населенных пунктов, связанные в первую очередь с тем, что многие города и
поселки формировались как спутники крупных промышленных объектов, часто
приводят к неизбежному загрязнению атмосферы городов промышленными
выбросами. С точки зрения возможных эффектов для здоровья населения, наиболее
существенным является загрязнение воздуха населенных мест пылью, диоксидом
серы, диоксидом азота, фенолом, свинцом, формальдегидом, хлором, фтористым
водородом, аммиаком, диоксидом, фураном, оксидом углерода, сероводородом и
хлористым водородом. Необходимо отметить, что каждый из этих загрязнителей
имеет свою специфику с точки зрения влияния на здоровье населения.
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау МУ Хабаршысы
№ 3 (26), 2012
~
16
~
Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи,
расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные
заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список которых
определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и их
совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных
исследований, выполненных во многих странах показали, что между здоровьем
населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная положительная
связь.
Атмосфера рассматривается сейчас как огромный «химический котел»,
который находится под воздействием многочисленных и изменчивых антропогенных
и природных факторов таких как: пыль оказывает влияние на дыхательную
систему, вызывая прогрессирующий фиброз легочной ткани, воздействует на
печень, может сказаться на показателях крови (повышение РОЭ, лейкоцитоз),
развитии физической слабости, быстрой утомляемости. Наиболее существенные
эффекты загрязнения воздуха пылью наблюдается в городах: Актау, Атырау,
Жезказган, Павлодар, Семипалатинск, Темиртау, Шымкент, Усть-Каменогорск.
Окись углеродав повышенных концентрациях вызывает расстройства нервной
системы, выражающиеся в появлении головных болей, снижении памяти,
повышенной утомляемости, расстройстве сна. С точки зрения возможности
отравления окисью углерода, зонами риска являются города: Алматы, Актобе,
Караганда, Костанай, Петропавловск, Павлодар, Семипалатинск, Тараз, Усть-
Каменогорск, Уральск, Шымкент и Экибастуз.
Окислы азотав повышенных концентрациях вызывают раздражение верхних
дыхательных путей, бронхиты, способствуют распространенности анемии и
ухудшению течения сердечных заболеваний. Возможные эффекты наблюдаются в
городах Усть-Каменогорск, Балхаш, Алматы, несколько в меньшей степени в
Караганде.
Сероводородможет вызывать катары верхних дыхательных путей, бронхиты,
головные боли, заболевания глаз, расстройства пищеварения, сосудисто-
вегетативные нарушения, пониженную сопротивляемость кожного покрова к
инфекциям. Единичные эффекты могут наблюдаться в городах Темиртау, Уральске,
с меньшей вероятностью - в Павлодаре. Окислы серыраздражают дыхательные
пути, вызывая спазм бронхов. Нарушают углеводный и белковый обмен, угнетают
окислительные процессы в головном мозге, печени, селезенке, мышцах,
раздражают кроветворные органы, ведут к снижению содержания витаминов «B1»
и «C». Во многих городах и промышленных центрах страны сложилась
неблагоприятная обстановка по качеству атмосферного воздуха. При норме ИЗА
равным1, индекс загрязненности атмосферы (ИЗА) в Усть-Каменогорске - 14,3 (1997
г.) и 17,8 (2000 г.); в Алматы - 14,9 (1996г.) и 9,9 (2000 г.). Высокие значения ИЗА
наблюдались также в гг. Шымкенте, Зыряновске, Жезказгане. Качество
атмосферного воздуха в этих городах ставит под угрозу состояние здоровья
населения. Самая высокая заболеваемость по классам болезней в Казахстане
относится к болезням органов дыхания – 17793 больных на 100 000 человек
населения (1996). Анализ данных за 1995-1996 гг. указывает на высокую
заболеваемость органов дыхания в тех областях, где фиксируются значительные
выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, и наблюдается неудовлетворительное
качество атмосферного воздуха (Восточно-Казахстанская, Карагандинская области,
г. Алматы. Наиболее часты жалобы населения г. Алматы на загрязнение
атмосферного воздуха пылью (80,1%), сажей (68,7%), наличие неприятных запахов
Х.Досмұхамедов атындағы Атырау МУ Хабаршысы
№ 3 (26), 2012
~
17
~
(87,6%), отрицательное влияние их на самочувствие (87,5%), кашель (36%),
головные боли (77%) и бессонницу (23,3%), особенно в безветренную погоду.
Степень антропогенной нагрузки на население продолжает оставаться высокой, и
население
обеспокоено
сложившейся
ситуацией.
Загрязнение
атмосферы
способствует недостаточному поступлению ультрафиолетовых лучей, что в свою
очередь затрудняет синтез эндогенного витамина «Д» и приводит к замедлению
ростовых процессов на всех стадиях развития человека. Проживание детей в
«грязных» зонах городов приводит к изменению пропорций тела и массы. Следует
отметить, что рост уровня заболеваемости органов дыхания в целом по республике
не снижается в 1997 г- 17623,1; 1998 г.- 19497,1; 1999 г.- 18708,4; 2000 г.- 20549,7
больных на 100000 человек. В результате многочисленных комплексных
исследований была установлена зависимость уровня заболеваемости населения
болезнями органов дыхания, новообразованиями, болезнями почек, инфарктом
миокарда от уровня загрязнения воздуха.В «Концепции экологической безопасности
Республики Казахстан» отмечалось, что в стране сложилась неблагоприятная, а в
ряде регионов кризисная экологическая обстановка, требующая введения системы
ограничений и норм природопользования, которые служили бы основой
экологической безопасности. Опасным проявлением экологического кризиса
является фактор загрязнения атмосферы. Необходимость нормирования выбросов
вредных веществ в атмосферу имеет целью установить научно-обоснованные
предельно допустимые нормы воздействия на атмосферный воздух, гарантирующие
безопасность и охрану здоровья населения, обеспечивающие. Этим нормативно-
методическим документом устанавливаются нормы экологической нагрузки на
атмосферный воздух в зависимости от количественного и качественного состава
выбросов в атмосферу, а также природно-климатических условий. Выполнение
требований методики позволяет контролировать техногенные выбросы в
атмосферу, ограничивать нормы выбросов с учетом возможностей природного
потенциала, что, в конечном счете, приведет к улучшению качества атмосферного
воздуха в населенных пунктах.
Список литературы
1. Данилов-Данильян В. И., Лосев К. С. Экологический вызов и устойчивое
развитие: Учебное пособие. – М.: Прогресс-Традиция, 2000-418 с.
2. Панин М.С. Экология Казахстана: Семипалатинск, 2005 г.
3. Кондратьев К. Я. Экодинамика и геополитика. Т. 1. Глобальные проблемы /
К. Я. Кондратьев, В. К. Донченко. – СПб, 1999. – 1032 с.
4.
http://ekocenter.kz/publ/6-1-0-38
Достарыңызбен бөлісу: |