Экологическое состояние города Кокшетау в зависимости от состояния атмосферного воздуха

Дисциплина: Экология, Охрана природы, Природопользование
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 50 страниц
В избранное:

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ

Биологический факультет

Кафедра экологии и почвоведения

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГОРОДА КОКШЕТАУ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Исполнитель: .

студент (ка) _5_ курса Сыздыкова А. Р.

Научный руководитель:

д. б. н., профессор

“” 2007г. Асанбаев И. К.

Нормоконтроль:

“” 2007г. Костюк Т. П.

Допущена к защите

зав. кафедрой, д. б. н., профессор

“”2007г. Бигалиев А. Б.

АЛМАТЫ 2007г.

РЕФЕРАТ

Выпускная работа выполнена на тему «Экологическое состояние города Кокшетау в зависимости от состояния атмосферного воздуха». Дипломная работа изложена на __ страницах печатного текста, включает 10 таблиц, 2 рисунка, 1 схему и 46 отечественных и зарубежных источников литературы.

Ключевые слова: атмосферный воздух, тяжелые металлы, листья, почва, предельно допустимая концентрация, районная котельная, центральная автостанция, береза, ива, полынь Сиверсова.

Цель исследования: изучить и оценить состояние атмосферного воздуха города Кокшетау и ее влияние на биологические объекты, а также определить содержание и концентрацию тяжелых металлов в пробах почв, воды и растений, отобранных с территории автомагистралей и районной котельной г. Кокшетау.

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ 2

СОДЕРЖАНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6

1. 1 Проблема загрязнения атмосферного воздуха. 6

1. 2 Состояние атмосферы над Казахстаном. 8

1. 3 Краткая характеристика тяжелых металлов. 10

1. 4 Тяжелые металлы в почве 11

1. 5 Тяжелые металлы и почвенная биота. 13

1. 6 Влияние тяжелых металлов на растения. 15

1. 7 Влияние загрязнения тяжелыми металлами природной среды на здоровье населения. 19

2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Г. КОКШЕТАУ И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ТЕРРИТОРИИ. 24

2. 1 Рельеф 24

2. 2 Климатические условия. 26

2. 3 Гидрографическая сеть 29

2. 4 Произрастающая растительность 31

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 33

3. 1 Зоны исследования. 33

3. 2 Материалы исследования и методика отбора проб 33

3. 3 Методы исследования. 33

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 36

4. 1 Экологическое состояние г. Кокшетау 36

4. 2 Влияние выбросов загрязняющих веществ районной котельной №1 и №2 на атмосферный воздух г. Кокшетау. 43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 46

ВВЕДЕНИЕ

Современная цивилизация осуществляет невиданное давление не природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на людей, животных, растений, почву, здания и сооружения, снижает прозрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических изделий.

Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функции среды по отношению к любому биологическому объекту.

Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет ее качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения. Естественные процессы загрязнения имеют в природе антиподы, способные нейтрализовать действие природного загрязнителя, а многие вещества, созданные человеком, являются инородными по отношению к природе. Естественные источники загрязнения обычно удалены от среды обитания человека, а антропогенные расположены в районах концентрации населения.

Увеличение масштабов загрязнения атмосферы требуют быстрых и эффективных способов защиты ее от загрязнений, а также способов предупреждения вредного воздействия загрязнителей воздуха. При современных уровнях загрязнения вредные вещества от источника загрязнения распространяются на десятки и сотни километров. И даже само понятие загрязнения несколько меняет смысл. Если в каком-либо промышленном районе можно выделить точечные источники загрязнения, то в масштабе региона целый промышленный район, например крупный город, может рассматриваться как единый источник системы точечных, линейных (автомагистрали) и групповых источников. Более того, даже весь регион и даже целая страна может выступать в роли единого источника загрязнения. Современное индустриальное производство оказывает значительное воздействие на природу в глобальных масштабах.

Вещества, загрязняющие атмосферу, причиняли значительный вред окружающей среде в течении многих десятилетий. По-видимому, с их вредным воздействием придется считаться и в будущем. Дальнейший рост населения и промышленного производства неизбежно приводит к увеличению опасности загрязнения.

Основными загрязняющими веществами, содержание которых в атмосфере регламентируется стандартами, являются: диоксид серы (SO2), оксиды азота (NO и NO2), оксид углерода (СО), газообразные углеводороды (НС), а также сероводород (H2S), сероуглерод (СS2), аммиак (NH3), различные галогеносодержащие газы.

Загрязнение атмосферы происходит в процессе горения, при сжигании твердых городских отходов, также дисперсные - механическая пыль, может выдуваться при разгрузке и транспортировке угля по конвейеру, а также при удалении и складировании топочной золы, которая в свою очередь влияет на состояние окружающей среды.

В настоящей дипломной работе было рассмотрено влияние выбросов загрязняющих веществ районной котельной г. Кокшетау, также были рассмотрены проблемы загрязнения компонентов природной среды (почва, растения и водные объекты) выхлопными газами автомобилей.

Цель исследований: изучить и оценить состояние атмосферного воздуха города Кокшетау и ее влияние на биологические объекты, а также определить содержание и концентрацию тяжелых металлов в пробах почв, воды и растений, отобранных с территории автомагистралей и районной котельной г. Кокшетау.

В задачи исследования входило:

- изучить концентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе;

- изучить содержание тяжелых металлов в образцах почв, воды с прилегающих к объектам территорий;

- изучить содержание тяжелых металлов в листьях березы, ивы, полыни Сиверсова, произрастающих в зонах исследования;

- провести сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в почве, воде и растениях с территорий.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Проблема загрязнения атмосферы.

Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических, и, связанных с ними, информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов, и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту. Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет ее качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной загрязнения. По масштабам антропогенные изменения становятся сопоставимыми с природными, а в ряде случаев даже превышают их.

Естественные процессы загрязнения имеют в природе антиподы, способные нейтрализовать действие природного загрязнителя, а многие вещества, созданные человеком, являются инородными по отношению к природе. Естественные источники загрязнения обычно удалены от среды обитания человека, а антропогенные расположены в районах концентрации населения [1] .

По масштабам загрязнение окружающей среды можно разделить на локальное, региональное и глобальное. Эти три вида загрязнения тесно связаны между собой. Как правило, первичным является локальное загрязнение, которое, если скорость процесса загрязнения больше скорости естественного очищения, переходит в региональное и затем при накоплении количественных изменений - в глобальное изменение качества окружающей среды. Для глобального загрязнения наиболее важным является временный фактор.

Существование таких процессов свидетельствует об ограниченности ресурсов атмосферы и о пределах ее естественного самовосстановления. Например, использование воздуха в производственных процессах издавна предполагало естественные способности атмосферы к восстановлению первоначальных качеств. В частности, дымовые выбросы в атмосферу, содержащие микрочастицы и токсичные вещества, представляют собой нечто иное, как метод разбавления. И даже в наши дни при строительстве высотных и сверхвысотных труб продолжают пользоваться этим древним методом. Однако резкое возрастание объемов выбросов привело к тому, что масштабы загрязнения вплотную приблизились и даже перешагивают пределы самовосстановления атмосферы [1] .

При современных уровнях загрязнения вредные вещества от источника загрязнения распространяются на десятки и сотни километров. И даже само понятие источник загрязнения несколько меняет смысл. Если в каком-либо промышленном районе можно выделить точечные источники загрязнения, то в масштабе региона целый промышленный район, например крупный город, может рассматриваться как единый источник с системой точечных линейных (автомагистралей) и групповых источников. Более того, даже весь регион и даже целая страна может выступать в роли единого источника загрязнения.

Современное индустриальное производство оказывает значительное воздействие на природу в глобальных масштабах. Хотя большая часть загрязняющих веществ и тепловой энергии вырабатывается на ограниченной площади, главным образом в промышленных районах Северной Америки, Европы и Азии, вследствие особенностей циркуляции атмосферы и перемещений в водной оболочке Земли, значительная часть некоторых, относительно долго живущих загрязняющих веществ, рассеивается на огромных пространствах и даже по всей Земле, приводя к региональному и глобальному загрязнению [2] .

Основными загрязняющими веществами, содержание которых в атмосфере регламентируется стандартами, являются: диоксид серы (SO2), оксиды азота (NO и NO2), оксид углерода (СО), газообразные углеводороды (НС), а также сероводород (H2S), сероуглерод (С S2), аммиак (NH3), различные галогеносодержащие газы [3] .

Существуют три основных источника образования газообразных загрязнений: сжигание горючих материалов, промышленные производственные процессы и природные источники. В результате сжигания топлива образуются 78% диоксида серы от общего его количества. Углеводороды, опасность появления которых связано с тем, что они являются промежуточными продуктами в процессе образования озона, поступают в атмосферу при сжигании топлива и при переработке нефтепродуктов, кроме того многие углеводороды выделяются в процессе роста и размножении растений [4] .

Загрязнение атмосферы углеводородами происходит от химических предприятий, нефтеперерабатывающих и металлургических заводов. Среди химических соединений, выбрасываемых в атмосферу, содержится достаточно большое число ядовитых веществ. В настоящее время к опасным загрязняющим веществам относятся пары ртути, винилхлорид и бензол, содержание которых в атмосфере подлежит специальному контролю.

Большое количество ископаемого топлива ежегодно сжигается в топках котельных для получения тепла. Котельные самые крупные потребители самого грязного топлива- угля и мазута. По этому энергетика по совокупности количества и качества сжигаемого топлива является единственным источником выбросов диоксида серы, а также главным источником дисперсных загрязнителей и оксида азота [5] .

Газообразные загрязнители возникают в процессе горения, а дисперсные - механическая пыль, может выдуваться при разгрузке и транспортировке угля по конвейеру, а также при удалении и складировании топочной золы. Пыление угля происходит в результате ветровой эрозии. Использование природного угля в качестве топлива является более эффективным. Хотя природный газ рассматривается как относительно чистое топливо, при его сгорании также образуются загрязняющие вещества: оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды, дым.

Еще одним немаловажным источником загрязнения атмосферы является сжигание твердых городских отходов. Во всех цивилизованных мирах для этих целей существуют мусоросжигательные печи, от конструкции которых зависят составы выбросов[6] .

Дымовые выбросы состоят из относительно безвредных газообразных продуктов сгорания: диоксида углерода, воды, инертного азота. Но их избыток может привести к образованию шлейфа тумана. Для улавливания дымовых выбросов используют различные фильтры и улавливатели.

Загрязнение окружающей среды выбросами двигателей внутреннего сгорания привлекают все более пристальное внимание в последние годы из-за возросшей угрозы здоровью человека.

Таблица 1

Сравнительная характеристика основных выбросов различных транспортных средств, как источников загрязнения.

Транспортное средство

Аэрозоли

Оксиды серы

Оксиды азота

Углеводороды

Оксиды углерода

Транспортное средство: Автотранспорт

Аэрозоли: 1, 1

Оксиды серы: 0, 4

Оксиды азота: 6, 6

Углеводороды: 6, 4

Оксиды углерода: 61, 9

Транспортное средство: Самолеты

Аэрозоли: 0, 1

Оксиды серы: 0, 0

Оксиды азота: 0, 1

Углеводороды: 0, 2

Оксиды углерода: 1, 0

Транспортное средство: Железнодорожный транспорт

Аэрозоли: 0, 1

Оксиды серы: 0, 1

Оксиды азота: 0, 7

Углеводороды: 0, 2

Оксиды углерода: 0, 3

Транспортное средство: Морской транспорт

Аэрозоли: 0, 6

Оксиды серы: 0, 3

Оксиды азота: 0, 2

Углеводороды: 0, 5

Оксиды углерода: 1, 5

Состояние атмосферы в Казахстане.

Из всех слагающих компонентов биосферы и окружающей среды, атмосфера является наиболее чувствительной. В нее, прежде всего, поступают загрязняющие, не только газообразные, но и жидкие, а также твердые вещества.

Поступление различных поллютантов в атмосферу от стационарных промышленных источников в настоящее время составляет более 4 млн. тонн в год. [7]

В атмосферу над Казахстаном выделяется значительное количество высокотоксичных газообразных и твердых веществ. Если сопоставить количество выбросов от различных стационарных источников, то около 50% выбрасывается , а 33% - предприятиями горной и цветной металлургии.

Наибольшее количество выбросов различных поллютантов происходит в Восточном Казахстане - 2231, 4 тыс. тонн в год, что составляет 43% от общего количества выбросов по всему Казахстану. На втором месте по количеству выбросов находится Центральный Казахстан - 1868 тыс. тонн в год или 36%. Меньше всего загрязнена атмосфера в Северном - 363, 2 тонн в год (7%) и Южном Казахстане - 415, 1 тыс. тонн в год.

Наиболее мобильными, с обширным радиусом действия, являются окислы азота и серы. Они переносятся на значительные расстояния и оказывают губительное воздействие, в особенности, на сельскохозяйственные культуры.

Значительный вклад в загрязнение воздушного бассейна и других компонентов окружающей среды вносит автотранспорт. Наиболее загрязненным является г. Алматы - 75%, затем г. Актюбинск - 47, 1 %, Семипалатинск - 46, 6 %, Жамбыл - 43, 1 %, Усть-каменогорск - 41, 4%. Меньше всего выхлопных газов содержится в атмосфере г. Жезказгана, 14, 8%, Петропавловска - 26, 3%. Однако, самая высокая загазованность атмосферного воздуха, как ни странно, установлена в таких городах, как Костанай - 84, 7 % и Уральск - 81, 7%, где промышленных предприятий и автотранспорта сравнительно меньше, чем в вышеуказанных городах. Их высокая загазованность определяется в основном двумя приоритетными источниками: автотранспортом и дымом от печей домовладельцев. [8]

В выхлопных газах автомобилей содержится целый комплекс высокотоксичных веществ. Из них в объемном соотношении больше всего составляют окислы азота - 74-78 мкг/м3, окислы углерода (СО2, СО) - 5-12 мкг/м3 и бензопирена - до 10-20 мкг/м3.

Таблица 2

Сравнительная характеристика количества выбросов загрязняющих веществ автотранспортом; кг/год.

Вид транспорта

Количество выбрасываемых газов, кг/год

СО

Углеводороды

Окислы азота

Вид транспорта: Среднегрузовой а/м

Количество выбрасываемых газов, кг/год: 315, 0

410, 0

До 335

Вид транспорта: Легковой а/м

Количество выбрасываемых газов, кг/год: 510, 0

42, 0

36, 0

Исследования, проведенные в 1991 году на стационарных пунктах Казгидромета, по состоянию загрязнения атмосферы в 41 городах и населенных пунктах Республики Казахстан, дали неутешительные результаты: уровень загрязнения атмосферного воздуха продолжает оставаться высоким.

Средняя концентрация пыли за год в воздухе составила 1, 4 ПДК. Самые высокие средние уровни запыленности воздуха наблюдались в Зыряновске и Актау - 3 ПДК.

Среднегодовая концентрация диоксида серы по республике не превышает ПДК, но максимально разовые количества достигали 3-4 ПДК в Балхаше, а в Усть-Каменогорске даже 13 ПДК[8]

Проводится контроль за содержанием тяжелых металлов в атмосфере и прежде всего за таким высокотоксичным элементом, как свинец, который является приоритетным и вместе с тем глобальным загрязнителем окружающей среды.

Данные химического мониторинга по содержанию свинца в атмосфере показывают, что средние за год концентрации свинца в атмосфере в целом по республике не превышают ПДК. В то же время в Лениногорске, среднемесячная концентрация свинца в атмосфере достигает 17 ПДК, в Балхаше - 8, в Шымкенте - 6. Содержание остальных металлов (марганца, меди, никеля, кадмия и цинка) в воздухе городов республики находятся в пределах ПДК.

Таким образом, уровень загрязнения воздушного бассейна большинства городов Казахстана остается высоким (особенно в Алматы, Зыряновске, Усть-Каменогорске, Темиртау и Шымкенте) . Повсеместно высоким остается содержание бензопирена, формальдегида, диоксида азота, аммиака и фенола. [9]

1. 3 Краткая характеристика тяжелых металлов

Особое значение приобрело загрязнение биосферы группой поллютантов, получивших общее название «тяжелые металлы» (ТМ) . ТМ относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдение за которыми обязательно во всех странах. В 1973 г. ООН был принят список наиболее опасных для человека (пятнадцати) веществ, среди которых значились сернистый газ, оксид и диоксид углерода, оксид азота, нитраты, нитриты, нитрозамины, аммиак, ртуть, свинец, кадмий, а также взвешенные в воздухе пылевые частицы, концентрирующие различные металлы [10] .

К ТМ относятся более сорока химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: свинец, цинк, ртуть, олово, ванадий, марганец и др. Иногда тяжелыми металлами называют элементы, которые имеют плотность более 7-8 тыс. кг/м ³ . Оба определения условны и перечни тяжелых металлов по этим формальным признакам не совпадают. Группа элементов, обозначаемых ТМ, активно участвует в биологических процессах и многие из них входят с состав ферментов [11] .

Главным природным источником ТМ являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие элементы поступают в биосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями.

Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями. Важнейшими из них является выброс при высокотемпературных процессах (черная и цветная металлургия, обжиг цементного сырья, сжигания минерального топлива) . Кроме того, источником загрязнения могут служить орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения, вторичное загрязнение вследствие выноса тяжелых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступление больших количеств ТМ при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих ТМ [12] .

Тяжелые металлы в почве

В экосистемах нельзя выделить более важные или менее значимые составные части, так как нормальное функционирование их возможно в сбалансированном взаимодействии всех составляющих. Почва - одна из главных таких составных частей такой оболочки Земли, в которой заключена и поддерживается жизнь. Техногенное загрязнение почвы приводит не только к потере ее плодородия и уменьшению формирующейся в ней биомассы, но и последующему загрязнению другими элементами экосистем - через водные потоки и пищевые цепи, а это в конечном итоге отрицательно сказывается на качестве жизни человеческого общества в целом [13] .

Главной причиной загрязнения почвенных ресурсов является интенсивное развитие промышленности, транспортных средств, коммунально-бытовых хозяйств. Значительным источником загрязнения почвы тяжелыми металлами является удобрения, изготовленные из шлаков промышленных канализационных очистных сооружений, содержащих, как правило, кадмий, свинец, ртуть и др. токсичные материалы [14] .

Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Период полуудаления (то есть удаление половины от начальной концентрации) тяжелых металлов значительно варьирует для разных элементов, но составляет весьма продолжительные периоды времени: для цинка - от 70 до 510 лет; для кадмия - от 13 до 110 лет; для меди - от 310 до 1500 лет; для ртути - от 740 до 5900 лет [15] .

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.