Задание 1
Антропогенное воздействие на атмосферу
Теория к расчету
Оценка степени опасности загрязнения атмосферы
Поступление в атмосферный воздух продуктов техногенеза может увеличивать концентрацию токсичных веществ до уровней, опасных по биологическому действию для человека, животных и растений.
Оценивая степень загрязнения воздуха, измеренные значения концентраций вредных примесей сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют общее число случаев и максимальное превышение ПДК.
Средние значения концентраций за определенный промежуток времени (месяц, год) сравнивают со среднесуточным значением ПДК, характеризующим допустимый уровень загрязнения длительного действия.
На живые организмы в условиях загрязненной атмосферы одновременно действуют все находящиеся в воздухе токсичные компоненты, причем их совместное влияние может усиливать отрицательное воздействие каждого из них в отдельности. Эффектом суммирования обладают диоксид серы и диоксид азота; диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, фенол и ряд других токсичных веществ.
Состояние атмосферного воздуха, загрязненного несколькими веществами, оценивает комплексный показатель - индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), который равен сумме нормированных по ПДК и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний различных веществ. Комплексный ИЗА—Yn, учитывающий n веществ, рассчитывается по формуле:
Yn= 
Yi
где n — число вредных веществ, учитываемых в комплексном индексе загрязнения;
Yi — единичный индекс загрязнения;
Yi= (Ссрi/ПДКссi)сi
где Сcpi - средняя концентрация вещества i, мг/м3;
ПДКссi - среднесуточная предельно допустимая концентрация вещества i, мг/м3;
сi - безразмерная константа приведения степени вредности вещества к вредности диоксида серы. В зависимости от класса опасности (1,2,3,4) значения сi принимаются: для 1 класса - сi =1,7; для 2 класса сi = 1,3; для 3 класса сi = 1,0; для 4 класса сi =0,9.
Для сопоставимости данных загрязненности атмосферы несколькими веществами отдельных районов города, городов комплексные индексы загрязнения атмосферы должны быть рассчитаны для одинакового количества (n) примесей. При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплексного индекса Yn используют значения единичных индексов пяти веществ, у которых эти значения наибольшие.
Об информативности ИЗА свидетельствуют данные медико-экологических исследований: при увеличении величины ИЗА на 2 единицы происходит увеличение случаев заболеваемости злокачественными новообразованиями на 20 %, и респираторными заболеваниями - на 12 %.
В соответствии с существующими методами оценки, в зависимости от используемых критериев качества воздуха и их значений, в нашей стране приняты следующие степени загрязненности
воздушной среды (таблица 1).
Таблица 1
| Критерий качества воздушной среды | Степень загрязненности воздушной среды | |||
| Низкое | Повышенное | Высокое | Очень высокое | |
| Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) | 0-5 | 5-7 | 7-14 | 14-21 |
Условие задачи: рассчитать индекс загрязнения атмосферы в пределах города по приведенным выше формулам по вариантам, используя данные таблицы 2. Дать характеристику степени загрязнения, используя критерии, указанные в таблице 1.
Таблица 2.
| Нормативные сведения | Варианты по номерам загрязняющих веществ | |||||
| Загрязняющие вещества | Класс опас-ности | Среднесу-точная ПДК, мг/м3 | Средняя концентрация вещества, мг/м3 | |||
| № варианта | №№ загрязняющего вещества | |||||
| 1. Твердые (пыль) | 0,15 | 0,5 | 1,3,5,6,8,15,18,20 | |||
| 2. Диоксид серы | 0,05 | 0,03 | 1,4,5,6,10,13,18,21 | |||
| 3. Диоксид азота | 0,04 | 0,12 | 1,2,4,6,7,12,15,17 | |||
| 4. Оксид азота | 0,06 | 0,02 | 1,3,4,8,9,12,14,16, | |||
| 5. Оксид углерода | 3,2 | 2,5,7,8,10,13,14,20 | ||||
| 6. Аммиак | 0,04 | 0,038 | 2,3,7,10,11,14,16,19 | |||
| 7. Хлористый водород | 0,2 | 0,24 | 2,7,8,9,11,12,13,14 | |||
| 8. Сероуглерод | 0,005 | 0,004 | 3,5,6,8,11,13,19,20 | |||
| 9. Бенз(а)пирен | 0,000001 | 2,6 *10-6 | 2,4,5,7,10,19,20,21 | |||
| 10. Фенол | 0,003 | 0,012 | 3,8,9,10,15,16,18,19 | |||
| 11. Формальдегид | 0,003 | 0,007 | 2,7,8,9,10,12,17,14 | |||
| 12. Фтористый водород | 0,005 | 0,003 | 1,2,5,6,10,14,18,21 | |||
| 13. Сероводород | 0,008 | 0,02 | 1,3,4,6,8,15,19,20 | |||
| 14. Кадмия оксид | 0,001 | 0,0012 | 1,2,5,7,10,12,18,21 | |||
| 15. Ртуть | 0,0003 | 0,0001 | 1,3,4,5,7,12,16,17 | |||
| 16. Свинец | 0,0003 | 0,0009 | 1,2,4,8,10,12,15,16, | |||
| 17. Марганца оксид | 0,001 | 0,0002 | 2,3,7,10,13,14,18,19 | |||
| 18. Медь | 0,002 | 0,0009 | 2,7,8,9,11,12,13,14 | |||
| 19. Никель | 0,001 | 0,0038 | 3,5,7,8,11,18,19,20 | |||
| 20. Мышьяк | 0,003 | 0,0027 | 2,5,7,10,14,19,20,21 | |||
| 21. Цинк | 0,05 | 0,0087 | 3,8,9,10,15,16,18,19 | |||
| 22. Хрома оксид | 0,0015 | 0,0039 | 2,6,7,9,10,14,17,18 | |||
| 23. | 2,5,9,10,11,19,20,21 | |||||
| 24. | 1,4,5,8,12,15,17,20 | |||||
| 25. | 1,4,5,6,9,12,19,20 | |||||
| 26. | 2,5,8,9,11,14,17,21 | |||||
| 27. | 2,5,9,10,13,17,20,21 | |||||
| 28. | 1,2,5,6,12,15,19,20 | |||||
| 29. | 1,3,5,8,9,12,19,20 | |||||
| 30. | 2,5,7,9,11,13,14,19 |
Задание 2