Методические рекомендации к практическим занятиям по экологическим основам природопользования
учебно-методический материал на тему

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ

«ТЕХНИКУМ СЕРВИСА И ТУРИЗМА № 29»

(ГБПОУ  ТСиТ № 29)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

К  ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

По учебной дисциплине 

 ЕН 03 Экологические основы природопользования

код, специальность  43.02.10 Туризм

                                                              Москва

2017

 Подпись                         Ф.И.О.                                                                              

Составитель (автор): А.С.Рязанова,к.б.н.  преподаватель высшей  квалификационной категории ГБПОУ  ТСиТ № 29

Пояснительная записка к практическим занятиям

Согласно п.28 Приказа Министерства образования и науки Российской Федерации от 14.06.2013 N 464 "Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам среднего профессионального образования» практическое занятие является одним из видов учебной деятельности обучающихся.

Выполнение обучающимися практических занятий направлено на:

- обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплин и профессиональных модулей;

- формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

- развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных и др;

- выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

Ведущей дидактической целью практических занятий является формирование практических умений – профессиональных (выполнять определенные действия, операции, необходимые в последующем в профессиональной деятельности) или учебных (решать задачи по математике, физике, химии, информатике и др.)

Содержанием практических занятий являются решение разного рода задач, в том числе профессиональных (анализ производственных ситуаций, решение ситуационных производственных задач, выполнение профессиональных функций в деловых играх и т.п.) выполнение вычислений, расчетов, чертежей, работа с измерительными приборами, оборудованием, аппаратурой, работа с нормативными документами, инструктивными материалами, справочниками, составление проектной, плановой и другой технической и специальной документации и др.

Состав и содержание практических занятий должны быть направлены на формирование общих и профессиональных компетенций.

Выполнению практических занятий предшествует проверка знаний обучающихся – их теоретической готовности к выполнению задания.

Практические занятия могут носить репродуктивный, частично-поисковый и поисковый характер.

Работы, носящие репродуктивный характер, отличаются тем, что при проведении обучающиеся пользуются подробными инструкциями, в которых указаны: цель работы, пояснения (теория, основные характеристики), оборудование, аппаратура, материалы и их характеристики, порядок выполнения работы, таблицы, выводы (без формулировки), контрольные вопросы, учебная и специальная литература.

Формы организации обучающихся практических занятиях: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Перечень практических работ:

Раздел 2.Охрана окружающей среды

Тема 2.3 Механизм образования кислотных дождей

Тема 2.4 Мониторинг качества и степени загрязнения атмосферы.

Тема 2.6 Основные загрязняющие вещества и поставщики загрязнений

Тема 2.7 Определение степени загрязнения воды

Тема 2.8 Мониторинг водных ресурсов, качества и загрязнения воды

Инструкция по практическому занятию № 1

Механизм образования кислотных дождей

Цель: изучить в смоделированных условиях механизм образования кислотных дождей; экспериментальным путем установить действие кислотных дождей на растительные ткани, живые существа, металлы, мрамор.

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, пробиркодержатель, штатив, газоотводная трубка, спиртовка, газометр, пирит, раствор хлорида бария, универсальный индикатор, образцы кислотных дождей, лакмусовая бумажка, железный гвоздь, мрамор, яблоко.

Обучающийся должен:

Знать: механизм образования кислотных дождей, воздействие кислотных дождей на растительные ткани, живые существа, активные металлы, мрамор и др.

Уметь: моделировать условия механизма образования кислотных дождей.

Теоретические сведения

Кислотными называются любые осадки - дожди, туманы, снег, кислотность которых выше нормальной.  Кислотные осадки обусловлены присутствием серной (Н2SО4) и азотной (НNОз) кислот. Обычно кислотность на две трети состоит из первой и на одну треть из второй, но во многом их соотношение определяется особенностями антропогенного загрязнения атмосферы в конкретном регионе. Присутствие в этих формулах серы и азота указывает на то, что проблема связана с выбросами данных элементов в воздух. Загрязнение атмосферы соединениями серы. Соединения серы попадают в атмосферу, как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности.

При отсутствии источников загрязнения диоксид серы (SO2) встречается в атмосфере в виде ничтожных следов. Единственным крупным естественным источником диоксида серы является вулканическая деятельность. В основном SO2 поступает в атмосферу в результате человеческой деятельности. Главная причина загрязнения им атмосферы - сжигание ископаемого топлива, которое содержит серу. В процессе горения часть серы окисляется до SO2. Среди используемых видов топлива первое место по поставке диоксида серы занимает каменный уголь, второе - нефть, а природный газ находится на третьем месте. Наиболее распространенными соединениями серы, поступающими в атмосферу, являются диоксид серы (SO2),сульфиты (S04), сероуглерод (CS2) и сероводород (Н2S). Основной вред окружающей среде наносит не столько сам диоксид серы, сколько продукт его окисления - S03. Процесс окисления осуществляется под действием кислорода на пылеобразных частицах оксидов металлов в качестве катализаторов, в атмосферной влаге или под действием солнечного света. Газообразный SОз растворяется в капельках влаги с образованием серной кислоты:

SОз(газ) +Н20(ж) = Н2S04(водн)

Загрязнение атмосферы соединениями азота. Оксиды азота образуются в атмосфере как естественным, так и антропогенным путем при горении ископаемого топлива. Загрязнение атмосферы оксидами азота в целом сравнительно невелико. Однако в районах с развитой химической промышленностью имеются локальные зоны повышенного содержания N0, N02 в воздухе.

Выполнение работы

Задание № 1:

Провести опыты по получению кислотного оксида серы (II) и опыты с предложенными образцами кислотных дождей. Опишите механизм образования кислотных дождей. Результаты запишите в таблицу. Сделайте вывод о влиянии кислотных дождей на растительные ткани, живые существа, активные металлы, мрамор.

Опыт 1. Получение оксида серы (II).

Кусочки пирита поместите в стеклянную трубку. Нагрейте трубку в пламени спиртовки и пропустите из газометра воздух или кислород. Образовавшийся в результате реакции газ с резким запахом растворите в воде. Напишите уравнение химической реакции.

Опыт 2.

Содержимое пробирки поделите на две части, в одну добавьте раствор хлорида бария, в другую – универсальный индикатор. Сделайте вывод о природе раствора на основании полученных результатов.

Опыт 3.

Налейте примерно по 2 мл жидкости из предложенного образца осадков в четыре пробирки, проверьте реакцию на лакмусовую бумажку. Запишите наблюдения, определите по шкале рН уровень кислотного дождя. Поместите о вторую пробирку железный гвоздь. Пронаблюдайте не менее 5 минут за пробиркой и запишите наблюдения. Добавьте в третью пробирку кусочек мрамора. Пронаблюдайте не менее 3 минут, запишите наблюдения. Поместите в четвертую пробирку кожуру яблока. Пронаблюдайте не менее 7 минут, запишите наблюдения в таблицу. Сделайте вывод.

Таблица 8 Действие кислотных дождей на растительные ткани, металлы, мрамор.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие из газообразных оксидов формируют естественную кислотность осадков?

2. Какая характеристика свидетельствует о том, что дождь – кислотный?

3. Какие из газообразных оксидов преимущественно влияют на подкисление атмосферных осадков сверх нормы?

Литература:

1. Ерохин, Ю.М. Химия [Текст]: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений / Ю.М. Ерохин. – 8-е изд., стер. – Москва: Издательский центр «Академия», 2007. – 384с.
2. Саенко, О.Е. Естествознание [Текст]: учебное пособие / О.Е. Саенко, Т.П. Трушина, О.В. Арутюнян. – 2-е изд., стер. Москва: КРОНУС, 2015. – 368с.

Тестовый контроль «Химические процессы в атмосфере».

Инструкция по практическому занятию № 2

Мониторинг качества и степени загрязнения атмосферы

Сеть мониторинга качества атмосферного воздуха создана и осуществляется в системе организаций Росгидромета. Она включает 260 городов России. Регулярные наблюдения за качеством атмосферного воздуха проводятся на 710 станциях. Контрольно-наблюдательная сеть других ведомств включает еще 50 станций. В составе Государственной службы наблюдения за состоянием атмосферного воздуха действуют также специализированные подсистемы мониторинга, в частности станции в биосферных заповедниках, в местах трансграничного переноса загрязняющих воздух веществ.

Пост наблюдения.

Систематические наблюдения за загрязнением атмосферы проводятся на постах во все сезоны года независимо от температуры окружающего воздуха. Постом наблюдения за загрязнениями (ПНЗ) является выбранное место (точка местности), на котором размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами. Бывают 3-х категорий:

 стационарный - предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязненного воздуха и регулярного отбора проб воздуха, для анализа;

· маршрутный - для регулярного отбора проб воздуха, когда не возможно установить стац. пост, когда необходимо более детально изучить состояние загрязненного воздуха в отд. районах;

 · передвижной - для отбора проб под дымовым или газовым факелом.

Цель - выявить зону влияния данного источника промышленных выбросов.

Размещение постов наблюдения.

Если нам необходима информация о характере загрязнения воздуха для данного р-она, где воздействие отд. стоящих ИЗАМ не оказывает влияния. Если нас интересует концентрация примеси конкретной точки, наход. под влиянием выбросов отд. предприятий, то посты располагаются в зоне макс. конц. примесей, связанных с выбросами ИЗАМ (источников загрязнения атмосферы).

Для высоких источников загрязнения атмосферы ширина зоны макс. загр. на расстоянии 2 -3 км. Для низких ИЗАМ -0,5-2 км, от автотрассы - до 100м. Факторы: численность населения, рельеф, степень индустриализации. По числ. до 50 тыс насел уст-ся 1пост, если до 100 тыс насел - 2 поста и т.д. Более 1 млн человек - 10-15 постов.

Для подфакельных ПН место отбора проб выбросов проводиться с учётом наибольших концентраций примесей, при удалении от факела на 0,2 - 0,5, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 и 20 км. от ИЗАМ.

Программы наблюдения:

· полная - предназначена для получения информации о макс. разовой с СС ежедневно, путём непрерывной регистрации с помощью автомат-х устройств или ч/з равный промежуток времени не менее 4 раз в сутки (1, 7, 13, 19ч);

 · не полная - производится для получения макс. разовых концентраций (7, 13, 19ч);

 · сокращённая - для получения информации о разовых концентраций в 7 и 13ч.; · суточный отбор предназначен для получения информации о ПДКсс.

 В отличие от 1 наблюдения ведутся путём непрерывно-суточного отбора проб.

Высота отборов.

Пробы воздуха отбираются на высоте от 1.5-2.5 км. Продолжительность в дискретном режиме - 20-30 минут.

Определение примесей.

Для стац. постов: СО; NO2; SO2; и т.д. При под факельных наблюдениях частицы О2 не опред. т.к. трудно выявить вклад предприятия в уровень загрязнения воздуха.

Виды обследования состояния атмосферы

Эпизодическое - предназначен для приближенной оценки сост. воздуха в насел пункте и при выборе размещения стац. постов. Проводится в течение 3-х - 5-х лет экспедиционно. Комплексное - для детального изучения особенностей и причин высокого уровня загрязнений, его влияние на здоровье населения. Для разработки рекомендаций по проведению воздухоохранных мероприятий.

Программа:

1-уточнение характеристик выбросов промпредприятий;
2-изучение метеорологического режима;
3- точки наблюдения показ на карте;
4-установление количества стационарных постов и внесение их на карту.
5-сбор медико-биологических сведений
Оперативное - предназначен для выявления причин ухудшения кач-ва воздуха. По спец программе.

Мониторинг загрязнения атмосферы осуществляется на трех основных уровнях:

-импактном;

- региональном;

- глобальном.

Контроль за источниками загрязнения воздушного бассейна осуществляется в ходе плановых и срочных посещений предприятий, ходе которых проверяется состояние пылегазоочистного оборудования, эффективность его работы, степень оснащенности источников вредных выбросов аппаратами газоочистки. Правильность данных отчетности предприятий по выбросам устанавливается путем технологических балансов производства, рабочих журналов, отражающих операции по поддержанию регламентных режимов технологических процессов, а также путем инструментальных замеров и отборов проб отходящих газов с последующим их анализом в лабораториях контроля выбросов вредных веществ.

Мониторинг на импактном уровне представляет собой оперативно-информационную подсистему режимных наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха основными и специфическими вредными веществами, содержащимися в газах, выбрасываемых предприятиями и транспортом.

Мониторинг осуществляется на сети стационарных постов, расположенных в основных селитебных зонах городов и промышленных центров, а также на границах санитарно-защитных зон промышленных районов. Наблюдения на сети стационарных постов дополняются постоянными маршрутными и подфакельными наблюдениями, осуществляемыми с помощью специальных передвижных лабораторий. Анализ данных импактного мониторинга и их ежегодное обобщение с ретроспективным обзором позволяет выявить тенденции изменения качества атмосферного воздуха в городах и промышленных центрах, что необходимо для оценки эффективности принимаемых мер по охране воздушного бассейна на конкретной территории.

За качеством атмосферного воздуха населенных пунктов наблюдения ведутся со стационарных, маршрутных и передвижных (подфакельных постов. На стационарных устанавливаются специальные павильоны типа "Пост-1", "Пост-2", "Воздух", оснащенные аппаратурой для отбора проб воздуха и приборами для определения метеорологических параметров (направления воздуха, атмосферного давления). На маршрутных постах проводится систематический отбор проб воздуха и метеорологические наблюдения с помощью передвижных автолабораторий типа. Передвижные наблюдения с автомашины эпизодически проводятся для определения концентрации вредных веществ под дымовыми или газовыми факелами предприятий на расстоянии не менее 500 м от источника выбросов.

Пункты наблюдения размещаются обычно на сравнительно открытых и продуваемых местах с непылящим покрытием (асфальт, газон, твердый грунт) в центральной части города, жилых районах с различным типом застройки (в первую очередь наиболее загрязненных), зонах отдыха, вблизи магистралей с интенсивным движением автотранспорта.

Проблема оптимального размещения необходимого и достаточного количества пунктов наблюдения носит весьма сложный характер. Казалось бы, с увеличением числа постов и учащением наблюдений на них характеристика временных и пространственных изменений состояния атмосферы будет намного полнее. Однако уже накоплено много материалов о пространственной структуре концентрации примесей в атмосфере городов, кроме этого функционирование сети требует существенных материальных и трудовых затрат, а увеличение числа постов приводит к резкому росту объема информации, которая полностью не может использоваться.

Результаты выполненных исследований показали, что даже при значительном числе постов и малых расстояниях между ними значения наблюдаемых концентраций примесей в каждый момент получаются с существенной погрешностью из-за реальной погрешности метода измерений, которая может быть больше измеренного значения концентрации. Поэтому увеличение плотности размещения постов наблюдения и уменьшение расстояния между ними лишь а небольшой степени повышают точность оценки пространственного распределения уровня загрязнения. Более важно повысить точность измерений. То есть практически можно ограничиться одним стационарным пунктом на площади 10-15 кв. км; в пересеченной местности и при неравномерном расположении производственных объектов плотность размещения пунктов следует увеличить.

Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и метеопараметрами на стационарных постах должны проводиться круглогодично, во все сезоны, независимо от погодных условий. Для постов наблюдений ГОСТ 17.2.3.07-86 "Правила контроля воздуха населенных пунктов" устанавливает четыре программы наблюдений: полную, неполную, сокращенную и суточную. По полной программе наблюдения выполняются ежедневно в 1, 7, 13 и 19 ч. по местному времени с получением информации о разовых и среднесуточных концентрациях. Наблюдения по неполной программе с целью получения информации о разовых концентрациях вредных примесей проводятся в сроки 7, 13 и 19 ч., по сокращенной программе в 7 и 13 ч. при температуре ниже 45 градусов Цельсия в местах, где содержание примесей низкое. В случае экстремально высокого загрязнения, неблагоприятных метеоусловий и роста содержания загрязняющих веществ предусматривается проведение учащенных наблюдений /30/.

При организации ОГСНК (Общегосударственная система наблюдения и контроля) первоначально ставилась задача определения содержания выбрасываемых в атмосферу почти всеми источниками основных загрязняющих веществ (взвешенных - пыли, диоксида серы, окиси углерода, окислов азота). Далее дополнительно стали определять содержание в атмосфере веществ, характерных для каждого предприятия города: сероводорода и сероуглерода в городах с предприятиями целлюлозно-бумажной и химической промышленностью, фенола, металлов, аммиака и цианистого водорода в городах с предприятиями металлургии; сажи, свинца, бенз(а)пирена - в районах значительного скопления автотранспорта. В настоящее время на постах наблюдения в в стране ведется определение содержания более ста специфических вредных примесей. Выбор с целью контроля содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе определяется в зависимости от количества выбросов этих веществ, их класса опасности, характерного размера города, рассеивающей способности атмосферы данного района. В тех случаях, когда выбросы невелики, создаваемая ими наземная концентрация примеси может оказаться на уровне фоновых значений; контроль за содержанием таких веществ не нужен.

Принцип выбора вредных веществ для контроля основан на использовании параметра потребления воздуха, т.е. объема воздуха, необходимого для разбавления выбросов вещества до уровня концентрации, не превышающей гигиенический норматив. Методика, разработанная в Главной геофизической лаборатории позволяет составить приоритетные списки специфических загрязняющих веществ для городов с пунктами наблюдения, а также для определения приоритетности городов и поселков, где сеть наблюдений еще отсутствует и необходима ее организация. Для установления приоритетного списка загрязняющих веществ чрезвычайно важна достоверность данных инвентаризации выбросов. Контроль за многими специфическими веществами существенно повышает информативность сети наблюдений, позволяет более полно оценить состояние атмосферы. Загрязняющими атмосферу примесями являются газы, пары и твердые частицы.

 Для отбора проб воздуха используются приборы и устройства, которыми оборудованы павильоны (лаборатории типа "Пост") в пункте наблюдения. Система отбора состоит из воздухозаборной линии, распределительной гребенки для подключения поглотительных приборов, побудителей расхода воздуха и устройств, регистрирующих объем пропускаемого воздуха (реометры, ротаметры, счетчики). Пробы подразделяются на разовые, отобранные в течение 20-30 минут и средние суточные, определяемые осреднением 4-разовых проб, взятых через равные промежутки времени в течение суток. По принципу отбора проб примеси легко разделить на аэрозоли, присутствующие в воздухе в виде твердых и жидких частиц с малой скоростью осаждения, и газовые примеси.

Пробы воздуха на содержание аэрозолей и крупных частиц пыли отбираются на аэрозольные фильтры различных типов; в основном фильтры изготовляются из волокон полимеров. Они позволяют с высокой эффективностью улавливать взвешенные в воздухе частицы при оптимальной скорости прокачивания воздуха.
Побудителем расхода являются электроаспираторы типа ЭА-2С, ЭА-З, автомобильный аспиратор. Все эти устройства обеспечивают значительную скорость прокачивания 100-200 л/мин; объем отобранной разовой пробы составляет 2-4 куб.м и более. Отбор разовых проб для определения содержания газовых загрязняющий веществ проводится на практике тремя способами:

-в жидкие поглотители, т.е. в стеклянные сосуды разной конфигурации, наполненные специальными растворами, способными при пропускании через них воздуха избирательно поглощать какую- либо составляющую его часть (вредное вещество);

- с помощью пленочных сорбентов в так называемые сорбционные трубки. В трубках стеклянные гранулы покрыты пленкой невысыхающего реагента. Развитая поверхность позволяет поглощать определенную часть (вредное вещество) из воздуха; - в резиновые камеры или стеклянные емкости;

- на газовые примеси ведется с помощью электроаспираторов моделей ЭА-822, ЭА-1, ЭА-1А, ПРУ. Скорость прокачивания воздуха составляет 0,25-10 л/мин, а объем протянутого воздуха соответственно 5-200 л. Внедрение методов отбора проб на пленочные сорбенты, разработанных в Главной геофизической лаборатории, демонстрирует преимущество перед жидкостными поглотителями. Раствор, нанесенный на гранулы, не испаряется при высоких температурах и не замерзает при низких; сорбционные трубки можно хранить в холодильнике, пересылать любым транспортом; они более компактны и менее хрупки. Внедрение метода отбора проб на газовые примеси с помощью сорбционных трубок позволило расширить сеть мониторинга загрязнения атмосферы в городах, где нет лабораторий - осуществить так называемый безлабораторный контроль.

Регулярная (еженедельная) доставка приготовленных к отбору сорбционных трубок на пост наблюдения из кустовой лаборатории обеспечивает получение режимной информации о загрязнении атмосферы. Для проведения параллельных отбору проб метеорологических наблюдений за направлением и скоростью ветра, температурой и влажностью воздуха, давлением лаборатория "Пост" оборудована комплектом дистанционных приборов М-49, М-63 и ручных - анемометров, аспирационных психрометров, анероидов и др.

Для получения достоверной информации о загрязнении атмосферы необходимы надежные методы анализа отобранных проб. Основными требованиями к ним являются селективность и точность определения, воспроизводимость и предел обнаружения, составляющий 0.8 ПДК, экспрессность, низкая стоимость и доступность используемых химических реактивов. Используемые методы должны быть едины на всей сети. Отобранные на постах пробы доставляются в лабораторию, где проводится анализ. Предельно допустимая концентрация (ПДК) — утвержденный в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Основные методы, используемые при анализе вредных примесей в атмосфере: фотометрический, основанный на сравнении оптических плотностей исследуемого и контрольного растворов. Этим методом в настоящее время определяется содержание практически всех газовых примесей (кроме окиси углерода). Используются однолучевые фотоколориметры КФК-2, КФК-3, спектрометры СФ-26, СФ-46, двухлучевые ФЭК-56М и др.; - газохроматографический, основанный на селективном разделении соединений между двумя фазами (подвижной и неподвижной). Этот метод позволяет определить ничтожно малые количества веществ, не обладающих специфическими реакциями.

 Способ отбора проб воздуха с учетом необходимости концентрирования анализируемого вещества требует новых типов сорбентов, обеспечивающих полноту поглощения. Определение содержания углеводородов, органических кислот, пестицидов и других распространенных примесей требует создания крупных специализированных лабораторий с современной аппаратурой; - спектрально-эмиссионный, в основе которого лежит излучение световой энергии атомами, ионами. Линейчатые спектры излучения не зависят от вида химических соединений, поэтому этот вид анализа используется для определения, например, металлов во взвешенных частицах; - атомно-абсорбционный, основанный на способности свободных атомов элементов селективно поглощать резонансное излучение. По сравнению со спектрально-эмиссионным данный метод наиболее универсален, высокопроизводителен, особенно при серийных анализах; используется для определения тяжелых металлов в атмосферном воздухе.

Одним из путей совершенствования системы наблюдений является внедрение автоматизированных средств контроля: на первом этапе это измерение концентраций оксида углерода в дискретном и непрерывном режиме с помощью газоанализаторов ГМК-3 и "Палладий-3"; диоксида серы с помощью газоанализатора ГПК-1; использование для подфакельных обследований газоанализаторов "Атмосфера-1" и "Атмосфера-2". На отдельных стационарных постах в стране внедрено автоматизированное средство для отбора проб "Компонент", обеспечивающее включение устройства для отбора проб газовых примесей без участия человека каждые 3 часа. Второй этап предусматривает внедрение автоматизированных систем наблюдения и контроля, предназначенных для сбора, обработки и передачи информации об уровне загрязнения атмосферы в информационные центры, где ведется оперативная оценка ситуации по значениям ПДК и составляется краткосрочный прогноз уровня загрязнения контролируемыми примесями.

При анализе данных наблюдений и оценке уровня загрязнения атмосферного воздуха используются статистические методы, в которых концентрации примесей рассматриваются как случайные величины, в разные моменты времени принимающие разные значения. Статистические характеристики при обработке информации обычно рассчитываются за месяц, полугодие, год и т.д. из всех данных наблюдений за соответствующий период на определенном посту и на нескольких постах - в целом по городу. Наиболее распространенными характеристиками уровня загрязнения атмосферы являются средняя концентрация примеси, среднее квадратическое отклонение, максимальная концентрация, повторяемость случаев с концентрацией выше ПДК, выше 5 и 10 ПДК. Для сопоставимости результатов наблюдений, полученных в разных районах и в разное время, необходимо использовать единые унифицированные методы отбора и анализа, а также обработки и передачи информации.

По степени срочности информация подразделяется на три категории: экстренная, оперативная и режимная.

Экстренная информация о возникшем или ожидаемом экстремально высоком загрязнении атмосферы атмосферы и аварийных (залповых) выбросах загрязняющих веществ передается в контролирующие органы незамедлительно. Под экстремально высоким загрязнением атмосферы понимается: - содержание одного или нескольких веществ, превышающих предельно допустимую концентрацию: в 20-29 раз при сохранении этого уровня более 2 суток; в 30-49 раз - от 8 часов и более; в 50 и более раз.

 Визуальные признаки: - появление устойчивого, не свойственного данной местности (сезону) запаха; - обнаружение влияния воздуха на органы чувств человека -резь в глазах, слезотечение, затруднение дыхания, покраснение или другие изменения кожи (одновременно у нескольких десятков человек), рвота и др.; - выпадение подкрашенных дождей и других атмосферных осадков, появление в осадках специфического запаха или несвойственного привкуса.

Оперативная информация содержит обобщенные результаты наблюдений за месяц в форме таблиц, справок. Режимная информация, содержащая оценку состояния загрязнения атмосферы, данные о средних и наибольших уровнях за длительный период (год), тенденцию изменения уровня в многолетнем режиме, обычно имеет форму обзоров, ежегодников.

 Мониторинг на региональном уровне осуществляются в рамках выполнения совместных программ специализированными станциями, анализирующими содержание атмосферных примесей в приземном слое воздуха и атмосферных выпадениях на подстилающую поверхность. Данные о трансграничном загрязнении воздуха с помощью специальных самолетов-лабораторий.

Данные мониторинга, осуществляемого на региональном уровне  учитываются в расчетах трансграничных потоков и выпадений загрязняющих веществ. Мониторинг глобального загрязнения атмосферного воздуха осуществляется на фоновых станциях. В программу работ этих станций входит измерение наиболее важных загрязнителей, воздействующих на биоту.

Инструкция по практическому занятию № 3

Основные загрязняющие вещества и поставщики загрязнений

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научить составлять характеристику источника загрязнения

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Основные понятия

        Источником химического загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, транспортные средства и энергетические объекты, работающие на органическом топливе, утилизация отходов сжигания.

В действующей природоохранной нормативно-технической документации в области защиты атмосферы от загрязнения приняты следующие понятия:

 ИСТОЧНИК ВЫДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ - объект, в котором происходит образование загрязняющих веществ (установка, аппарат, устройство, емкость для хранения, двигатель, свалка отходов и т. д.);

ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ (источник выброса загрязняющих веществ) - объект, от которого загрязняющие вещества поступают в атмосферу (труба, вентиляционная шахта, аэрационный фонарь, открытая стоянка транспорта и т.д.).

        Все источники загрязнения атмосферы подразделяются в соответствии с классификацией, при этом используются термины, имеющие следующие определения.

        Стационарный источник - источник, имеющий постоянное место в пространстве относительно заводской системы координат (труба котельной, открытые фрамуги цеха и т..д.).

        Передвижной источник - источник, не занимающий постоянное место на территории предприятия (транспортные средства, передвижные компрессоры и дизель - генераторы электросварки и т. п..).

        Организованный источник - источник, осуществляющий выброс через специально сооруженные устройства (трубы, газоходы, вентиляционные шахты).

        Неорганизованный источник - источник загрязнения атмосферы, образующийся в виде ненаправленных потоков газа, как результат, например, нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неэффективной работы систем по отсосу газов (пыли) в местах загрузки (выгрузки) или хранения продукта (топлива), а также пылящие отвалы, открытые емкости, площадки малярных работ и т.д.

        Точечный источник - источник в виде трубы или вентиляционной шахты с размерами сечения, близкими к друг другу (трубы круглого, квадратного, прямоугольного сечения и т. д.).

        Линейный источник - источник в виде канала для прохода загрязненного газа с поперечным сечением, имеющим значительную протяженность: в несколько раз большую, чем ширина, например, ряд открытых, близко расположенных в одну линию оконных фрамуг, аэроционные фонари.

        Плоскостной источник - источник, имеющий значительные геометрические размеры площадки, по которой относительно равномерно происходит выделение загрязняющих веществ и, в том числе, как результат рассредоточение на площадке большого числа источников (бассейн, открытая стоянка и так далее).

2.  Характеристика выбросов загрязняющих веществ.

         Самой полной и подробной характеристикой всех источников загрязняющих веществ является инвентаризация выбросов загрязняющих веществ.

        Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ.

         Первым этапом любого нормирования загрязнения атмосферы является инвентаризация источников выделения и выбросов загрязняющих веществ, которая означает выявление всех источников определение их характеристике На практике инвентаризация источников выделения и выбросов загрязняющих веществ, выполняется:

-    методом инструментального измерения;

-   расчетным методом.

        Расчетный метод имеет в ряде случаев определенные преимущества и незаменим при принятии проектных решений. Этот метод основывается: на материальном балансе технологического процесса; на использовании удельных показателей выделений загрязняющих веществ за единицу времени либо отнесенные к единице оборудования, массе продукции, сырья или расходных материалов.

        Цель инвентаризации:

- оценка степени влияния выбросов загрязняющих веществ предприятия на окружающую среду;

- установление ПДВ загрязняющих веществ в целом по предприятию и отдельным источникам загрязнения атмосферы;

- организация контроля соблюдения установленных норм;

- оценка состояния пылегазоочистного оборудования;

- оценка экологических характеристик, используемых на предприятии технологий;

- оценка эффективности использования сырьевых ресурсов и утилизации отходов на предприятии;

- планирование воздухоохранных мероприятий на предприятие.  Инвентаризация источников загрязнения атмосферы является самой

полной характеристикой производства. Результаты инвентаризации должны быть занесены в таблицу, упрощенная форма которой выглядит следующим

образом:

        В графе 2 и 3 соответственно указывается наименование источника загрязнения атмосферы и покомпонентный состав выбросов .

В графе 4 и 5 - объем выброса и фактическое содержание каждого компонента в нем ( определяется с помощью инструментальных измерений ).

Графа 7 и 8 -количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от источника загрязнения по каждому веществу, которое рассчитывается по формуле:

М = Сфак   ∙  V,

где   Сфакт.. - фактическая концентрация загрязняющего вещества, измеренная в устье источника загрязнения, г/м3;

V - объемный расход газовоздушной смеси в единицу времени ( м3 /с )  в устье источника.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3. Составить характеристику одного из источников загрязнения атмосферы

Инструкция по практическому занятию № 4

 Определение степени загрязнения воды

1.Физические методы оценки качества воды.

Отбор проб воды. Прежде чем набирать воду, каждую бутылку следует ополоснуть изнутри водой, которую отбирали для анализа. Плотно закрываем и наклеиваем этикетки:

Экологическое исследование.

Проба №1.

                                                        Место отбора:

                                                        Дата:

                                                        Пробу отобрали:

Задание 1. Определение прозрачности воды.

Оборудование и реактивы: -колба 250мл с исследуемой водой.

Рекомендации:

Для оценки прозрачности используйте следующие характеристики :

     - прозрачная вода;

     - слабо «опалесцирующая» вода (от слова  «опал»- молочно-белый минерал с      

        радужным оттенком,здесь имеется в виду именно этот отлив);

     - слабо мутная;

     -мутная;

     -очень мутная.

Задание 2. Определение цвета воды.

Оборудование :

-2 стеклянных цилиндра высотой 25см,

 -бумажный фильтр с воронкой химической;

-линейка;

-дистиллированная и исследуемая вода ;

 -лист белой бумаги.

Рекомендации:

1.Профильтруйте через бумажный фильтр исследуемую воду.

2.Налейте её в цилиндр.

3.В другой цилиндр налейте дистиллированную воду.

4.Сравните цилиндры над белой бумагой. Определите цвет исследуемой воды по  сравнению с дистиллированной.

Если окраска при сравнении отсутствует при высоте воды более 20 см ,то вода пригодна для питья.

Если окраска видна уже до 10 см, то воду можно применять только в технических целях.

Задание 3. Определение запаха воды.

Оборудование: - колба 150-200мл;

 -стекло для накрытия колбы;

-горелка;

-шкала интенсивности запаха.

Рекомендации: 

1.Определите характер и интенсивность запаха воды при 20 градусах.

   В питьевой воде при 20 градусах допустимо наличие запаха не более 2 баллов.

2.Для определения запаха при 60 градусах 100мл исследуемой воды налейте в

   колбу 200мл ,закройте стеклом и нагрейте до 50-60 градусов.

3.После этого колбу встряхните, воду перемешайте вращательными движениями,

   снимите стекло и определите характер и интенсивность запаха по шкале.

Шкала интенсивности запаха.

Задание 4. Определение вида загрязняющих веществ по запаху воды.

2.Химические методы определения качества воды.

Задание1. Определение водородного показателя (показателя рН-среды).

Оборудование и реактивы:

-2%спиртовой р-р фенолфталеина;

-1% р-р метилового оранжевого;

-универсальный индикатор.

Вода остаётся пригодной для питья, если рН соответствует 6,5-7,5.

Рекомендации :

1.Щёлочность воды можно определить добавив в пробирку, наполовину заполненную водой, несколько капель фенолфталеина.Если вода окрасится в розовый цвет, то она имеет щелочную реакцию.

2.Кислотность определяем добавляя в исследуемую воду несколько капель метилоранжа..Если цвет индикатора изменится  на розовый, то вода содержит кислоту.

3.рН можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Задание 2. Определение сероводорода.

Оборудование и реактивы:

-спиртовой р-р иода;

Рекомендации:

Наличие в воде сероводорода можно определить при помощи реакции:

                               J2 + Н2S = 2НJ + S

К 50мл исследуемой воды прибавляем по каплям р-р иода.

Если в испытуемой воде есть сероводород, то жидкость не окрасится от прибавления иода в коричневый цвет, а начнёт мутнеть от появляющихся частиц серы.

Задание 3.Определение органических соединений в воде.

Оборудование и реактивы:  -горелка;

-КмnO4 (перманганат калия);

Рекомендации:

В пробирку с испытуемой водой приливаем немного перманганата калия и нагреваем до кипения.При наличии органических веществ в воде появится коричневый осадок МnO2.

Задание 4.Определение ионов железа в воде.

А. Определение ионов Fe(3+):

Реактивы:   -5% р-р «жёлтой кровяной соли», К4(Fe(CN)6).

Рекомендации:

5% р-р «жёлтой кровяной соли» по каплям приливают к испытуемой воде.

Появление синей окраски берлинской лазури указывает на присутствие солей Fe(+3)

Б. Определение ионов Fe(2+):

Реактивы:     -р-р «красной кровяной соли», К3(Fe(CN)6)

Рекомендации:

 Р-р «красной кровяной соли» по каплям приливаем к испытуемой воде.

Появление синего осадка турнбуленовой сини указывает на присутствие солей Fe(+2)

Задание 5. Обнаружение нитратов в воде.

  Реактивы и оборудование:  -предметное стекло,

-пипетка;

-р-р дифениламина в конц. Н2 SO4 Рекомендации:Капля исследуемой воды наносится на предметное стекло и из пипетки добавляется капля р-ра дифениламина(осторожно!).Появление синего окрашивания говорит о наличии нитратов в воде. 

                          Карта – прогноз   физико-химических свойств воды.

 Проба:

Инструкция по практическому занятию № 5

Мониторинг водных ресурсов, качества и загрязнения воды

Оценка экологического состояния водоемов

Цель занятий: ознакомить студентов с принципами оценки современного экологического состояния водоемов, испытывающих различное антропогенное воздействие, на основе результатов микробиологических исследований.

Задачи:

- изучить принципы проведения мониторинга водных объектов;

- изучить источники загрязнения водного бассейна;

- овладеть методикой оценки экологического состояния водоемов

Учебные вопросы:

1. В каких целях осуществляется государственный мониторинг водных объектов?

2. Какие требования предъявляются к санитарно-гигиеническому состоянию водоемов?

3. Какие гидробионты служат биоиндикаторами состояния водоема и качества воды?

4. Что включает в себя государственный водный реестр?

Изучив данную тему, студент должен:

иметь представление о:

- антропогенных источниках воздействия на водные объекты;

- представителях гидрофауны, используемых как объекты биоиндикации;

- обоснованиях для пользования водным объектом;

знать:

- законодательную базу, нормативную документацию в области пользования водным объектом;

- порядок осуществления наблюдений за состоянием водных объектов;

- порядок осуществления государственного мониторинга водных объектов;

- перечень способов наблюдений за техническим состоянием водохранилища и входящих в его состав сооружений, а также порядок осуществления таких наблюдений;

- принципы сбора, обработки и хранения сведений, полученных в результате наблюдений;

уметь:

- своевременно осуществлять мероприятия по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций на водных объектах;

- вести учет использования водных ресурсов водохранилища;

- своевременно выявлять и прогнозировать негативное воздействие на водоемы;

Владеть навыками

- осуществления государственного мониторинга водных объектов;

- разработки и реализации мер по предотвращению негативных последствий антропогенных воздействий;

- оценки эффективности осуществляемых мероприятий по охране водных объектов.

оценки экологического состояния водных объектов по микробиологическим показателям.

Водным объектом является природный либо искусственный водоем, водоток либо другой объект, постоянное или временное сосредоточение вод в котором обладает характерными формами и признаками водного режима (изменения во времени уровней, расхода и объема воды в водном объекте).

Ухудшение качества и загрязнение воды, истощение водных ресурсов происходят постоянно. Это объясняется соприкосновением с водой и переносом различных веществ. Изменения носят циклический, реже спонтанный характер: они связаны с извержениями вулканов, землетрясениями, цунами, наводнениями и другими катастрофическими явлениями. В антропогенных условиях такие изменения состояния воды носят однонаправленный характер: инородные вещества, попавшие в воду, накапливаются в ней, ухудшая органолептические свойства. Загрязнение воды происходит, когда количество содержащихся в воде инородных веществ, особенно тех, которые оказывают неблагоприятное влияние на человека, животных и растения, достигает критических значений.

Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, разделяющимися на группы по их биологическим и физико-химическим свойствам. К первой группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся в ней молекулярном или ионном состоянии. Вторая группа - это те вещества, которые образуют с водой взвеси или коллоидные системы. В коллоидном состоянии могут быть минеральные или органические частицы, нерастворимые формы гумуса и отдельные вирусы. Взвесями же являются чаще всего планктон, бактерии и нерастворимые мельчайшие твердые частицы.

Содержание естественных частиц в поверхностных водах неодинаково. Минимальное содержание солей характерно для наших северных рек, а для южных, питаемых подземными водами - максимальное, до 1,5 г/л. По виду исходных (природных) солей, превалирующих в воде, реки подразделяют на гидрокарбонатные (Волга, Днепр), сульфатные (Дон, Северский Донец), хлоридные и тому подобное. Но все же состояние рек в первую очередь определяется антропогенным фактором.

Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы. По данным ВОЗ (Всемирная организация здоровья), около 80 % всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК).

Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Имеет место также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.

Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязненности - «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения РФ употребляют воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая».

Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, захоронения на морском дне загрязняющих веществ (радиоактивных отходов и т. п.), разнообразных утечек с судов морского транспорта, аварийных выбросов и сброса судов, добычи полезных ископаемых на морском дне, выпадения загрязняющих веществ с осадками из атмосферы.

Продолжается истощение водных ресурсов рек под влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности безвозвратного водоотбора в бассейнах рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и ряда других. Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.

Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения. В РФ выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 86% расположены в европейской части. На территории России обнаружено около 500 участков, где подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути, уровни содержания которых в десятки раз превышают ПДК.

Качество воды характеризуется ее физическими, химическими и бактериологическими свойствами. К физическим свойствам относятся ее температура, цветность, мутность, привкус и запах. Температура воды из колодцев должна быть 7...12 °С. Вода, имеющая более высокую температуру, теряет свои освежающие свойства. Температура ниже 5°С считается вредной для здоровья людей и приводит к простудным заболеваниям. Под цветностью понимают ее окраску и выражают в градусах по платиново-кобальтовой шкале. Мутность определяется содержанием в воде взвешенных частиц и выражается в миллиграммах на литр (мг/л). Вода подземных источников имеет малую мутность.

Наличие в воде органических веществ резко ухудшает ее физические (органолептические) показатели, вызывая различного рода запахи (землистый, гнилостный, рыбный, болотный, аптечный, камфорный, запах нефтепродуктов, хлорфенольный и т.д.). Также органические вещества повышают цветность, вспениваемость, оказывают неблагоприятное действие на человека и животных. Установлено, что незначительные изменения физических свойств воды снижают секрецию желудочного сока, а приятные вкусовые ощущения повышают остроту зрения и частоту сокращений сердца (неприятные - снижают).

Химические свойства воды характеризуются следующими показателями: активной реакцией, жесткостью, окисляемостью, содержанием растворенных солей. Активная реакция воды определяется концентрацией водородных ионов. Обычно она выражается через pH. При pH=7 среда нейтральная; при pH<7 среда кислая, при pH>7 среда щелочная.

Жесткость воды определяется содержанием в ней солей кальция и магния. Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг·экв/л). Вода подземных источников имеет большую жесткость, а вода поверхностных источников - относительно невысокую (3-6 мг·экв/л). Жесткая вода содержит много минеральных солей, от которых на стенках посуды, котлах и других агрегатах образуется накипь - каменная соль. Жесткая вода губительна и непригодна для систем водоснабжения. Мягкая вода должна иметь жесткость не более 10 мг·экв/л. В последние годы высказано предположение, что вода с низким содержанием солей жесткости способствует развитию сердечнососудистых заболеваний.

Окисляемость обуславливается содержанием в воде растворенных органических веществ и может служить показателем загрязненности источника сточными водами. Для колодцев особую опасность представляют сточные воды, в составе которых есть белки, жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, спирты, фенолы, нефть и др.

Содержание в воде растворенных солей (мг/л) характеризуется плотным (сухим) осадком. Вода поверхностных источников имеет меньший плотный осадок, чем вода подземных источников, т.е. содержит меньше растворенных солей. Предел минерализации питьевой воды (сухого остатка) 1000 мг/л был в свое время установлен по органолептическому признаку.

Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Допускается содержание их в воде на уровне порога ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов. Нижним пределом минерализации, при котором гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации 200-400 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния -10 мг/л.

Степень бактериологической загрязненности воды определяется числом бактерий, содержащихся в 1 куб. см воды и должен быть не более 100. Вода поверхностных источников содержит бактерии, внесенные сточными и дождевыми водами, животными и т.д. Вода подземных артезианских источников обычно не загрязнена бактериями. Различают патогенные (болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки. Бактериальное загрязнение измеряют коли-титром и коли-индексом. Коли-титр - обьем воды, в котором содержится одна кишечная палочка, должен составлять не менее 300. Коли-индекс - число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды, должен составлять до 3.

учебный фильм - "Экологический мониторинг водных объектов"

Ресурсы:

С. В. Алексеев. Экология: Учебное пособие для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений разных видов. СМИО Пресс, 1997. - 320 с

https://lektsia.com/6x6e8c.html

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

- http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html