Лекція 2 Критерії оцінки якості навколишнього середовища

Лекція 2 Критерії оцінки якості навколишнього середовища

Складові природного середовища повітряне середовище; водне середовище; тваринний і рослинний світ; ґрунт; клімат.

Критерії оцінки навколишнього середовища: Гранично допустима концентрація (ГДК) – максимальна кількість шкідливих речовин в одиниці об'єму або маси середовища (повітря, вода, ґрунт), що практично не впливає на здоров'я людини й не порушує біологічного оптимуму);

Критерії оцінки навколишнього середовища: Гранично допустиме екологічне навантаження (ГДЕН) - граничне значення господарського або реакційного навантаження на ОС, установлюється з урахуванням ємності ПС, його ресурсного потенціалу, здатності до саморегуляції й відродження; Гранично допустимий викид (ГПВ) - обсяг (кількість) шкідливих викидів, що надійшли в ПС, або інших шкідливих впливів на ПС, перевищення яких веде до несприятливих екологічних наслідків.

Кількісні параметри системи ГДК для атмосферного повітря - на 145 речовин і 20 їхніх сполучень; для водного середовища - більш ніж для 590 речовин; для вод господарсько-питного використання - майже на 500 речовин; для морської води - на 32 речовини; для водойм (прісних і морських) рибопромислового значення - на 60 речовин.

ГДК деяких речовин Речовина Вода, мг/л Повітря Ґрунт, мг/кг мг/м 3 Рухома форма Валова форма Діоксини (ЕТ)* 2∙ 10 -8 5∙ 10 -10 - - Бензапірен 5∙ 10 -6 1∙ 10 -6 - 0, 02 ДДТ** 0, 1 5∙ 10 -4 - 0, 1 Гексахлорциклогексан 0, 02 0, 03 - 0, 1 N-нітрозодіметиламін - 5∙ 10 -5 - - α-Нафтиламін - 0, 003 - - Трихлорбіфеніл 0, 001 - - 0, 03 Пентахлорбіфеніл 0, 001 - - 0, 1 Ртуть 5∙ 10 -4 3∙ 10 -4 - 2, 1 Кадмій 0, 001 3∙ 10 -4 3, 0 - Свинець 0, 03 3∙ 10 -4 6, 0 32 **ДДТ – дихлордифеніл трихлоретан, *ЕТ – еквівалент токсичності

Особливості системи ГДК Для води і прісних водойм значення ГДК не мають вказівок на період тимчасового усереднення; Для ГДК атмосферного повітря неоднозначно визначений період тимчасового усереднення. При розробці критеріїв ГДК і ГДЕН необхідно враховувати можливість переходу ЗР із одного середовища в інше, що може привести до істотної зміни ГДК для певного середовища.

Недоліки системи ГДК 1. Визначення ГДК проводилось без врахування попереднього впливу ЗР на біологічний об’єкт, “комплексна дія”; 2. Невизначені найнебезпечніші ЗР для різних умов існування людини; 3. Не враховує зміну кліматичних умов і перехід ЗР з одного середовища в інше; 4. Значення ГДК існують тільки для деяких ЗР; 5. Невідповідність значення ГДК для тих самих ЗР у різних країнах; 6. Недостатньо вивчений вплив ЗР, за рівнем ГДК, нащадків людей, підданих постійному впливу забруднювачів протягом багатьох десятиліть (з моменту зародження до своєї смерті).

Забруднюючі речовини. Класи небезпеки забруднюючих речовин

Основні поняття Забруднююча речовина (ЗР) - будь-який природний або антропогенний агент хімічної, фізичної або біологічної природи, що перебуває в навколишньому середовищі в кількостях, що перевищують бажане або припустиме для яких-небудь цілей. Шкідлива речовина - речовина, що при контакті з організмом людини може привести до виробничої травми, професійним захворюванням або відхилення від стану здоров'я, що виявляють сучасними методами, як у процесі роботи, так і у віддалений термін життя сьогодення й майбутнього покоління.

Основні поняття Токсичність речовини - це міра несумісності речовини з життям, величина, зворотна значенню середньосмертельної дози або концентрації; Середньосмертельна доза (концентрація) ЛД 50 доза (концентрація) речовини в об'єктах навколишнього середовища, що викликає загибель 50% стандартної групи піддослідних тварин при певній експозиції й певному строку наступного спостереження. (ЛД 50 - дози 50% летального результату при введенні в шлунок, нанесенні на шкіру в мг/кг ваги тіла; средньосмертельна концентрація в повітрі за 2 - 4 години на мг/м 3).

Основні поняття Летальна доза - мінімальна кількість хімічної речовини, попадання якої в організм неминуче приводить до смерті. Коефіцієнт можливості інгаляційного отруєння - обумовлений, як відношення максимально досяжної концентрації речовини в повітрі при температурі 20°С к середньої смертельної концентрації для мишей. Зона гострої дії - обумовлена як відношення середньої смертельної концентрації речовини до граничної концентрації, що викликає зміни біологічних показників на рівні організму, що виходить за межі пристосувальних фізіологічних реакцій;

Основні поняття Зона хронічної дії - відношення мінімальної (граничної) концентрації, що викликає зміну біологічних показників на рівні цілісного організму, що виходять за межі пристосувальних фізіологічних реакцій, до мінімального (граничної) концентрації, що викликає шкідливу дію в хронічному експерименті по 4 години п'ять разів у тиждень протягом не менше чотирьох місяців.

Ступені небезпеки забруднюючих речовин: 1 клас – надзвичайно небезпечні; 2 клас - високо небезпечні; 3 клас - помірковано небезпечні; 4 клас - мало небезпечні.

Класи небезпеки ЗР залежно від токсикометричних характеристик Показники Клас небезпеки І ІІ ІV ГДКраз мг/м 3 менш 0, 1 - 10 більше 10 ЛД 50 при введенні в шлунок, мг/кг менш 15 15 - 150 - 5000 більше 5000 ЛД 50 при нанесенні на шкіру, мг/кг менш 100 - 500 - 2500 більше 2500 ЛД 50 , мг/м 3 менш 500 - 50000 більше 50000 Коефіцієнт можливого інгаляційного отруєння більше 300 - 3 30 - 3 менш 3 Зона гострої дії менш 6 16 - 18 18 - 54 більше 54 Зона хронічної дії більше 10 10 - 5 5 - 2, 5 менш 2, 5

Метод встановлення класу небезпеки ЗР за графіком концентрація – час ” .

Класи небезпеки ЗР залежно від їхньої токсикологічної дії Клас небезпеки Параметри прямої Зменшення Збільшення tg кута нахилу концентрації часу настання ефекту Кут нахилу 0 I більше 155 менш 0, 475 в 10 разів в 3 рази II III 155 - 137 - 125 0, 475 - 0, 95 - 1, 425 в 10 разів від 3 до 9 разів від 9 до 27 разів IV менш 125 більше 1, 425 в 10 разів більше 27 разів

Ксенобіотики це — чужорідні для біосфери хімічні речовини, що природно не синтезуються, не можуть асимілюватись організмами, внаслідок чого не приймають участі у колообігу речовин у природі, тому накопичуються у зовнішньому середовищі. Присутні у природі у набагато менших кількостях, і, як правило, прямо або побічно породжені господарською діяльністю людини.

Ксенобіотики До ксенобіотиків відносять: важкі метали (ртуть, кадмій, свинець); фреони; нафтопродукти; пластмаси; пестициди; ліки; синтетичні поверхнево-активні речовини.

І клас небезпеки Ксенобіотики з високою стабільністю у водному середовищі й здатністю до кумуляціїї біологічних об’єктів ІІ клас небезпеки Ксенобіотики з помірною кумуляцією і менш стабільні ніж речовини І класу ІІІ клас небезпеки Ксенобіотики з слабкою кумуляцією і менш стабільні ніж речовини ІІ класу ІV клас небезпеки Нестабільні й без кумулятивних властивостей ксенобіотики

Граничні хімічні умови життя

Токсичні й нетоксичні елементи “…зі збільшенням атомної ваги зменшується поширеність хімічних елементів, у тому числі й у живій речовині, і зростає їхня токсичність…“ Вернадський В. М.

Життєво необхідні елементи вуглець; калій; водень; кальцій; кисень; магній; азот; залізо; фосфор; сірка.

Основні критерії, життєвої необхідності елемента за Е. Андервудом ріст або стимуляція життєдіяльності при збільшенні вмісту в їжі лише одного цього елементу; ознаки недостатності при виключенні цього елементу з раціону; кореляція між низьким вмістом елементу в організмі й станом недостатності.

Закон відносної летальної дози Летальна доза - мінімальна кількість хімічної речовини, попадання якої в організм неминуче приводить до смерті. Be, Hg, Cd – отрути при незначних дозах, перевищення над нормальним вмістом в організмі в 10000 -10000 разів. K, P, Ca - токсичність при значних дозах, але ці дози становлять незначну частку 0. 01 -1% від природного вмісту в організмі.

Труднощі встановлення границь складу й концентрації токсичних речовин у водах, ґрунтах і атмосфері: виходять із граничних концентрацій хімічного складу навколишнього середовища, не враховуючі живі організми, що істотно змінюють життєдіяльність, протягом досить довгого часу; необхідно враховувати всі шляхи надходження токсичних речовин, їхню циркуляцію й безліч інших процесів.

Закон відносної летальної дози При визначенні ступеня токсичності хімічної речовини необхідно враховувати не тільки кількісне перевищення вмісту цього елемента в організмі над рівнем “нормального” його вмісту, але й величину відносного перевищення цього рівня. lgΔ норма ≈ 0, 20(2 - lg. С); lgΔ патологія ≈ 0, 65(2 - lg. С); lg Δ летальна ≈ 1, 25(2 - lg. С), де С-концентрація елементу в тканинах людини Δ- інтервал стану - нормального, патологічного й летального відповідно.

ЗАСТОСУВАННЯ БІОЛОГІЧНИХ ІНДИКАТОРІВ для визначення важких металів в природних об’єктах

Пріоритетні забруднювачі ОС Ртуть Свинець Кадмій

Ознаки біоти Структурні ознаки біоти: - число видів біоти; - біомаса біоти; - показність і частота зустрічальності даного виду в межах різних біогеоценозів. 2. Функціональні ознаки біоти: - динаміка нагромадження токсикантів; - час життя; - біологічна продуктивність. 1.

Етапи визначення принципів відбору біоіндикаторів І етап - аналіз структурних й функціональних ознак біоти; - виділення зон активного й пасивного антропогенного впливу, (наприклад, прибережна й відкрита частина океану); - вибір ланок, які найбільш чутливі до зміни концентрації забруднювачів. ІІ етап - врахування кількості біомаси. ІІІ етап - врахування ступені впливу біоти на стан ОС. ІV етап - врахування частоти зустрічальності представників різних видів

Фактори, які необхідно враховувати при відборі біоти в якості біоіндикатору час життя біооб’єкту чим менше час життя, тим інтенсивніше протікають у біоті процеси життєдіяльності й, навпаки. час перебування біоти в контрольованому середовищі певною експозицією в досліджуваній системі. порівнянність результатів по різним екосистемам.

Принципи відбору біоти в якості біоіндикатору Принцип найбільшої чутливості до зміни концентрацій забруднювачів; 2. Принцип найбільшої фітомаси; 3. Принцип максимального впливу біоти на властивості біосфери; 4. а) Принцип поширеності; б) Принцип спеціалізованості; 5. Принцип заданого строку життя; 6. Принцип нормованого часу перебування в досліджуваному середовищі. 1.

Біоіндикатори в екологічному моніторингу для наземних рослин та тварин Індикація свинцю Міститься у пришляховій рослинності й мохах. . Індикація ртуті Дослідження показують, що зміст ртуті в бур'янистій траві, що росте в сільській місцевості або в парках міста біля доріг, коливається від 0, 2 до 0, 7 мг/кг сирої ваги рослин.

Біоіндикатори в екологічному моніторингу для водних екосистем Індикація свинцю Індикація ртуті а) зоопланктон 2 -8 мг/кг в) кишково – порожнинні організми 35 мг/кг г) молюски 5 мг/кг д) морські риби 0, 5 мг/кг е) прісноводні риби 0, 1 -2 мг/кг Концентрація ртуті водними харчовими ланцюжками вище, ніж наземними й не менш чим на 2 -3 порядку. Доведено, що існують закономірності й коефіцієнти нагромадження для різних типів ртутних сполук водоростями. Для всіх прісноводних безхребетних коефіцієнт нагромадження виявляється найбільшим у випадку метилртуті, а найменшим - для хлориду ртуті. Індикація кадмію Проведені дослідження показують, що при середньому рівні змісту кадмію в озерній воді 37% від сумарного рівня важких металів, наявність кадмію в біоті становить: а) у фітопланктоні - 24%; б) у зоопланктоні - 13%; в) у рибі - 15%; г) у птахах - 1%; д) у донних опадах - 10%.