Прикладная экология. Оценка антропогенных воздействий на окружающую среду

Министерство науки и высшего образования  

Российской Федерации 

Уральский федеральный университет 

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

А. С. Кутергин 

А. Ф. Никифоров 

ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ. 

ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ  

НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Учебно-методическое пособие 

Рекомендовано методическим советом  
Уральского федерального университета  

для студентов вуза, обучающихся  

по направлению подготовки

18.03.01 — Химическая технология

Екатеринбург 

Издательство Уральского университета 

2019 

УДК 502.1:504.12(075.8) 
ББК 20.1я73
          К95

Рецензенты:
кафедра «Техносферная безопасность» Уральского госу
дарственного университета путей сообщения (завкафедрой 
проф., канд. биол. наук И. И. Гаврилин); завлабораторией проф.,  
д-р техн. наук А. Н. Попов (РосНИИВХ) 

Научный редактор — проф., д-р техн. наук А. Л. Смирнов 

К95

Кутергин, А. С.
Прикладная экология. Оценка антропогенных воздей
ствий на окружающую среду : учеб.-метод. пособие /  
А. С. Кутергин, А. Ф. Никифоров. — Екатеринбург : Издво Урал. ун-та, 2019. — 136 с.

ISBN 978-5-7996-2686-0

Теоретический материал, задачи и примеры их решений, содержащие
ся в пособии, ориентированы на закрепление знаний по разделу «Антропогенное воздействие на биосферу и его последствия» программы курса «Экология». Основная цель выполнения заданий — приобретение практических 
навыков и умения выполнять расчеты по воздействию промышленных объектов на воздушную и водную среду, оценивать экологическую опасность 
акустических загрязнений, делать выводы о состоянии окружающей среды 
и намечать пути его улучшения. В тексте и приложениях пособия представлены необходимые для расчетов справочные данные.

Пособие предназначено для студентов физико-технологического инсти
тута, может использоваться при проведении практических занятий у студентов технических направлений подготовки при изучении дисциплин из области природопользования и охраны окружающей среды.

Библиогр.: 27 назв. Табл. 19. Рис. 11. Прил. 10.

УДК 502.1:504.12(075.8)
ББК 20.1я73

ISBN 978-5-7996-2686-0
© Уральский федеральный 
     университет, 2019

ВВЕДЕНИЕ

П

рикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса. Она следит за качеством окружающей человека 

среды, осуществляет экологическую регламентацию хозяйственной деятельности, разрабатывает технические средства 
охраны окружающей среды и восстановления нарушенных человеком природных систем.

Качество окружающей среды повсеместно ухудшается в ре
зультате роста масштабов совокупного воздействия антропогенных факторов, из которых главными являются поступления 
загрязняющих веществ в биосферу.

Основные прикладные задачи, которые необходимо решать 

в настоящее время, следующие:

 
‒
прогнозирование и оценка возможных отрицательных 
последствий деятельности человека для окружающей 
среды;

 
‒
улучшение качества окружающей среды;

 
‒
сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;

 
‒
оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, 

Введение

в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах.

В настоящее время основным методом оценки окружаю
щей среды является э к о л о г и ч е с к о е  н о р м и р о в а н и е . 
В соответствии с природоохранительным законодательством 
Российской Федерации, нормирование качества окружающей 
природной среды производится в целях установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство 
природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При этом под воздействием понимается 
антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая 
физические, химические, биологические изменения в природ- 
ную среду.

Поступление загрязняющих веществ в окружающую сре
ду по времени действия источников, а соответственно и режиму может быть п о с т о я н н ы м  (источник непрерывного 
действия), п е ри о д иче с к им  (источник работает или выбрасывает загрязняющие вещества циклически) и разовым (например, залповые или аварийные выбросы, когда в короткий 
промежуток времени в окружающую среду поступает большое 
количество загрязняющих веществ).

По источникам поступления и механизму образования за
грязняющих веществ различают три вида загрязнения:

 
‒
первичное — вызванное поступлением загрязняющих веществ из источников загрязнения;

 
‒
вторичное — развивается как следствие первичного загрязнения в результате взаимодействия загрязняющих 
веществ между собой или с естественными компонентами окружающей среды;

 
‒
повторное — вызванное повторным выносом загрязняющих веществ в неизменном виде в исследуемую среду, 

Классификация источников загрязнения

из которой они были выведены ранее в результате относительного самоочищения (например, вынос осевших на дно или вмерзших в лед нефтепродуктов во время  
паводка или таяния льда).

Для решения различных прикладных задач источники за
грязнения классифицируются по характеру распространения 
загрязняющих агентов:

 
‒
точечные — когда удаляемые загрязняющие агенты сосредоточены в одном месте (труба, шахта и т. д.);

 
‒
линейные — имеют значительную протяженность в одном направлении (ленточный конвейер, шоссе и т. д.);

 
‒
площадные — когда удаляемые загрязняющие агенты поступают в окружающую среду с определенной 
территории (пыльная поверхность, сток с сельхозуго- 
дий и т. д.).

По воздействию на окружающую среду источники загряз
нения могут быть:

 
‒
организованными — с локализованным местом поступления и устройствами для поступления загрязняющих 
веществ в окружающую среду (хозяйственно-бытовые, 
промышленные сточные воды, трубы промышленных 
предприятий и т. д.);

 
‒
неорганизованными — не имеющими локализованного 
места и устройств или приспособлений для поступления 
загрязняющих веществ в окружающую среду (лесосплавы, смывы удобрений с полей, испарение пестицидов 
с обработанных сельхозугодий);

 
‒
полуорганизованными — имеющими одно из двух перечисленных условий (буровые вышки, загрязнение атмосферы автотранспортом, смывы с территорий предприятий и др.).

Непосредственными объектами загрязнения являются аби
отические составные части биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера. Косвенными объектами загрязнения являются 

Введение

биотические составляющие биосферы: микроорганизмы, растения, животные, человек.

Оценка качества окружающей среды осуществляется диффе
ренцированно по следующим направлениям: качество воздушного бассейна, водного бассейна, почвенного слоя, определение 
уровней транспортного шума, электромагнитного и ионизирующего излучений и др.

Материал учебного пособия изложен на основе действую
щих законодательных и нормативных документов по охране 
окружающей среды и рациональному природопользованию. 
В тексте и приложениях пособия представлены необходимые 
для расчетов справочные данные.

ГЛАВА 1. Антропогенное  
воздействие на атмосферу

К

ачество атмосферного воздуха — это совокупность свойств 
атмосферы, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на лю
дей, растительный и животный мир, а также на конструкции 
и окружающую среду в целом. Основа оценки качества — гигиеническое регламентирование концентраций загрязняющих 
атмосферу веществ. Основными показателями качества атмосферного воздуха считаются предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) в атмосферном воздухе на высоте 
2 м от поверхности земли.

Качество атмосферного воздуха периодически контролиру
ют. Под контролем подразумевают проверку соответствия показателей атмосферного воздуха требованиям нормативно-технической документации. Контролируется качество воздуха, 
качество выбросов и другие параметры атмосферы.

Промышленные предприятия загрязняют как наружную, 

так и внутреннюю воздушную среду. При определенных условиях атмосфера способна к самоочищению. Самоочищение атмосферного воздуха происходит в результате сухого и мокрого выпадения примесей, адсорбции их земной поверхностью, 

Глава 1. Антропогенное воздействие на атмосферу 

поглощения растениями, переработки бактериями и микроорганизмами и другими путями. Посадка деревьев, кустарников 
внутри и около предприятий, вдоль транспортных магистралей способствует очищению атмосферного воздуха от пыли, 
оксидов углерода, диоксидов серы и других веществ. Следует 
отметить, что одноярусная посадка деревьев снижает концентрацию примесей в воздухе на 10 %, а двухъярусная — на 65 %. 
Наилучшая поглощающая способность в отношении диоксида серы оказалась у тополя, ясеня, липы. Одно взрослое дерево 
липы в течение суток может аккумулировать десятки килограммов диоксида серы, перерабатывая его в безвредное вещество. 
Огромная роль в очищении атмосферного воздуха принадлежит почвенным бактериям и микроорганизмам. При температуре 15–35 °C микроорганизмы на 1 км 2 перерабатывают до 81 т 
в сутки оксидов и диоксидов углерода.

Возможности природы по самоочищению ограничены, по
этому выбросы в атмосферу подлежат очистке. Под очисткой понимается отделение вредных веществ от выбросов. При 
неблагоприятных метеорологических условиях, когда выбросы с загрязнениями становятся опасными для здоровья населения, предприятия обязаны снизить выбросы за счет технических средств или частичной (полной) остановки загрязняющих 
источников на предприятии.

В соответствии с характером вредных примесей различа
ют методы очистки газов от аэрозолей и пыли и методы очистки от газообразных и парообразных примесей. Разнообразие 
вредных примесей в промышленных газовых выбросах приводит к большому разнообразию методов очистки, применяемых 
реакторов и химических реагентов: для уменьшения образования загрязняющих веществ в процессе функционирования объекта проводят замену токсических веществ на безопасные, совершенствуют технологических процессов и т. д.; используют 
различные средства пылеочистки; проводят организационные 
мероприятия (устанавливают для каждого источника норматив 

1.1. Индекс загрязнения атмосферы

на выброс загрязняющих веществ в атмосферу — ПДВ и ширину санитарно-защитной зоны предприятия; широко применяют устройства, способствующие лучшему рассеиванию выбросов в атмосфере, — дымовые трубы).

1.1. Индекс загрязнения атмосферы

Основой законодательства об охране атмосферного воздуха 

являются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных 
веществ. ПДК — предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе — концентрация, 
не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособность человека, не ухудшающая его самочувствие и санитарно-бытовые условия жизни.

Прямым воздействием считают временное раздражение, 

а также патологические изменения организма в результате накопления в нем вредных веществ выше определенной дозы. Под 
косвенным воздействием понимаются такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на организм, ухудшают обычные условия обитания (например, увеличивают число туманных дней, поражают зеленые насаждения 
и т. п.) [1].

Количественная характеристика загрязненности атмосфер
ного воздуха определяется согласно данным мониторинга окружающей среды. Наблюдения за состоянием атмосферы ведутся 
с помощью сети постов, расположенных на территории страны. 
В течение суток данные (метеопоказатели, а также концентрации различных компонентов) регистрируются на постах наблюдения, а затем обрабатываются — определяются максимальные 
и минимальные значения, данные осредняются за определенный период (сутки, месяц и т. д.) или для определенной территории (города, района). По значениям средних и максимальных