СХЕМИ КРУГООБІГУ ПОЖИВНИХ РЕЧОВИН

СХЕМИ КРУГООБІГУ ПОЖИВНИХ РЕЧОВИН. МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ У ВОДІ РОЗЧИННОГО КИСНЮ, АМОНІЙНОГО АЗОТУ, АЗОТУ НІТРИТІВ І НІТРАТІВ.

МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ГДВ  ТА ЕФЕКТИВНОСТІ АТМОСФЕРООХОРОННИХ СПОРУД. МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ГДС ТА ЕФЕКТИВНОСТІ ВОДООХОРОННИХ СПОРУД.

 

На відміну від енергії, котра використовувалася організмом, перетворилась у тепло і втрачається для екосистеми, речовини циркулюють у біосфері, що і називається біогеохімічними круговоротами. З 90 з зайвим елементів, що зустрічаються в природі, близько 40 потрібні живим організмам. Найбільш важливі для них і потрібні у великих кількостях: вуглець, водород, кисень, азот. Кисень надходить у атмосферу в результаті фотосинтезу та витрачується організмами при диханні. Азот витягається з атмосфери завдяки діяльності азотофиксирующих бактерій і повертається до неї іншими бактеріями.

Кругообіг елементів і речовин здійснюються за рахунок саморегулюючихся процесів, в яких беруть участь всі складові екосистем. Ці процеси є безвідхоними. В природі немає нічого даремного або шкідливого, навіть від вулканічних виверження є користь, бо з вулканічними газами в повітря надходять потрібні елементи, наприклад, азот. Існує закон глобального замикання біогеохімічного кругообігу в біосфері, діючий на всіх етапах її розвитку, як і правило збільшення замкнутости біогеохімічного кругообіга в ході сукцесії. В процесі еволюції біосфери збільшується роль біологічного компоненту в замиканні біогеохімічного кругообіга. Ще більшу роль в біогеохімічному кругообігу виявляє людина. Але її роль здійснюється в протилежному напрямку. Людина порушує кругообіг речовин, який вже склався, і в цьому виявляється його геологічна сила, руйнівна по відношенню до біосфери на сьогодняшній день.

Коли 2 млрд. років тому на Землі з’явилося життя, атмосфера складалася з вулканічних газів. В ній було багато вуглекислого газу та мало кисня ( якщо взагалі був), і перші організми були анаеробними. Так як продукція в середньому перевершувала дихання, за геологічний час в атмосфері накопичувався кисень і та зменшувався вміст вуглекислого газу. Нині вміст вуглекислого газу в атмосфері збільшується в результаті спалювання великих кількостей горючих копалин і зменшення поглинаючої спроможності ‘зеленого поясу’. Останнє є результатом зменшення кількості самих зелених рослин, а також пов’язане з тим, що пил та інші забруднюючі частки в атмосфері відбивають ті промені, що надходять до атмосфери.

В результаті антропогенної діяльності ступінь замкненості біогеохімічних кругообігів зменшується. Хоча вона досить висока (для різноманітних елементів і речовин вона не однакова), але тим не менше не абсолютна, що і показує приклад виникнення кисневої атмосфери. Інакше неможлива була б еволюція (найвища ступінь замкненості біогеохімічних кругообігів спостерігається в тропічних екосистемах – найбільш давніх і консервативних).

Таким чином, слід казати не про зміну людиною того, що не повинно змінюватися, а скоріше про вплив людини на швидкість та напрямок змін та на поширення їх границь, що порушує правило міри перетворення природи. Останнє формулюється таким чином: в ході експлуатації природних систем не можна перевищувати деякі межі, що дозволять цим системам зберігати властивості самопідтримки. Порушення міри як в сторону збільшення, так і в сторону зменшення призводить до негативних результатів. Наприклад, надлишок вносимих добрив настільки ж шкідливий, як і їх недолік. Це почуття міри загублене сучасною людиною, яка вважає, що в біосфері їй всі дозволене. Нідії на подолання екологічних труднощів пов’язують із розробкою і введенням до експлуатації замкнутих технологічних циклів. Створені людиною цикли перетворення матеріалів вважається бажаним робити так, щоб вони були подібним природним циклам кругообіга речовин. Тоді водночас вирішувалися би проблеми забезпечення людства невчерпними ресурсами і проблема охорони природного середовища від забруднення, оскільки нині лише 1 – 2% ваги природних ресурсів утилізується в кінцевому продукті. Теоретичні замкнуті цикли перетворення речовини можливі. Проте повна і остаточна перебудова індустрії по принципу кругообіга речовини в природі нереальна. Хоча б тимчасове порушення замкненості технологічного циклу практичні неминуче, наприклад, при створенні синтетичного матеріалу з новими, невідомими природі властивостями. Така речовина спочатку всебічно апробується на практиці, і лише потім можуть бути розроблені способи його розкладення з метою запровадження складових частин у біогеохімічні кругообіги.

Процеси фотосинтезу органічної речовини з неорганічних компонентів триває мільйони років і за такий час хімічні елементи повинні були перейти з однієї форми в іншу. Однак цього не відбувається завдяки їх кругообігу в біосфері. Щорічно фотосинтезуючі організми засвоюють майже 350 млрд т вуглекислого газу, виділяють до атмосфери біля 250 млрд т кисня і розщіплюють 140 млрд т води, утворюючи понад 230 млрд т органічної речовини (в перерахунку на суху вагу).

Величезні кількості води проходять через рослини та водорості в процесі забезпечення транспортної функції та випаровування. Це призводить до того, що вода поверхневого шару океану фільтрується планктоном за 40 днів, а вся інша вода океану – приблизно за рік. Весь вуглекислий газ атмосфери поновлюється за декілька сотен років, а кисень за декілька тисяч років. Щорічно фотосинтезом до кругообігу включається 6 млрд т азоту, 210 млрд т фосфору та велика кількість інших елементів (калій, натрий, кальцій, магний, сірка, залізо та ін.). Існування цих кругообігів придає екосистемі певну тривалість.

Великій кругообіг, триває мільйони років і полягає в тому, що гірські породи підлягають руйнуванню, а продукти вивітрювання (в тому числі розчинні у воді поживні речовини) сносятся потоками води у Світовий океан, де вони утворюють морські напластування і лише частково повертаються на сушу із опадами. Геотектонічні зміни, процеси опускання материків і подняття морського дна, переміщення морів та океанів на протязі тривалого часу призводять до того, що ці напластування повертаються на сушу і процес починається знов.

Малий кругообіг (частина великого) відбувається на рівні екосистеми і полягає в тому, що поживні речовини, вода і вуглець акумулюються в речовині рослин, витрачаються на побудову тіла і на життєві процеси як самих цих рослин, так і інших організмів (як правило тварин), що з’їдають ці рослини (консументи). Продукти розпаду органічної речовини під дією деструкторів та мікроорганізмів (бактерії, гриби, черві) знов розлагаются до мінеральних компонентів, доступних рослинам і що втягуються ними у потоки речовини. Кругообіг хімічних речовин з неорганічного середовища через рослинні та тваринні організми назад у неорганічне середовище з використанням сонячної енергії та енергії хімічних реакцій називається біогеохімічним циклом. У такі цикли втягнуті практично всі хімічні елементи і насамперед ті, що беруть участь в побудові живої клітини. Так, тіло людини складається з кисня (62.8%), вуглецю (19.37%), водорода (9.31%), азоту (5.14%), кальцію (1.38%), фосфору (0.64%) та ще приблизно з 30 елементів.

Визначальною характеристикою життя є обмін речовин. Обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем здійснюється в процесі подиху, харчування, різноманітних виділень. У більш загальному випадку, кругообіг у екосистемах і біосфері в цілому можливий лише в процесі використання і передачі енергії.

Потоки енергії і кругообіги речовини основні складові, необхідні для функціонування біосфери. Живі організми відіграють основну роль у процесах, які підтримують функціонування біосфери. Основні функції живої речовини наступні: енергетична, деструктивна, концентраційна, формування складу навколишнього середовища.

Неживою частиною біосфери, її неживою речовиною керують продуценти, ними – консументи, діяльність яких визначають зворотні зв’язки, що йдуть від продуцентів. У результаті здійснюється біотичний кругообіг речовини у біосфері приблизно за такою схемою:

1. Продуценти (рослини) за допомогою механізму фотосинтезу виробляють органічну речовину, споживаючи сонячну енергію, воду, вуглекислий газ і мінеральні солі.

2. Консументи (тварини) живляться біомасою рослин та інших тварин.

3. Редуценти споживають частину споживних речовин, розкладають мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних сполук (води, вуглекислого газу та мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Таким чином, енергетична функція виконується перш за все рослинами, які в процесі фотосинтезу акумулюють сонячну енергію у вигляді хімічної енергії різноманітних органічних сполук.

Деструктивна функція виконується редуцентами. Вона полягає у розкладанні, мінералізації мертвої органічної речовини, хімічному розкладанні гірських порід, залученні мінералів, які виникають у біотичному кругообігу.

Концентраційна функція полягає у виборчому накопиченні, при життєдіяльності організмів, атомів речовини, розсіяних у природі.

Функція формування стану навколишнього середовища полягає у трансформації фізико-хімічних параметрів середовища (атмосфери, гідросфери, літосфери) в умови, сприятливі для існування живих організмів.

Крім енергетичних, харчових і хімічних зв’язків, величезну роль у біосфері відіграють інформаційні. Живі істоти Землі освоїли всі види інформації – зорову, звукову, хімічну, електромагнітну. Російський біолог О. Прєсман визначив біосферу як систему, в якій речовинно-енергетичні взаємодії підпорядковані інформаційним.

Всі функції живих організмів у біосфері не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом.

Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене В 1 Вернадським: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконує свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати.

а) сонячна енергія;

б) енергія земних надр;

в) кінетична енергія оберту Землі та її супутника Місяця як космічних тіл

Найголовнішою частиною в системі керування біосферою є енергія Сонця. Всю біосферу можна розцінювати як єдине природне утворення, що поглинає енергію з космічного простору та направляє її на внутрішню роботу. У біосфері енергія тільки переходить з однієї форми до іншої та розсіюється у вигляді тепла. Особливістю поведінки енергії в біосфері є її одностороння спрямованість – концентрована енергія, пройшовши ряд перетворень, розсіюється у вигляді тепла. Основними перетворювачами енергії в біосфері є живі організми. Продуценти перетворюють вільну променеву енергію Сонця (концентрована енергія) в хімічно зв’язану, яка потім переходить (по харчових ланцюгах) від одних біосферних структур до інших (рис. 3.1).

 

Доля річного притоку сонячної енергії така:

1) відбивається-30%;

2) прямо перетворюється в тепло – 40/о,

3) випар, опади-23%;

4) вітер, хвилі-0,2%;

5) фотосинтез-0,08%.

Таким чином, тільки невеличка частина сонячної енергії И %) витрачена на фотосинтез,але саме вона є джерелом усього життя на Землі. Проте, ті приблизно 70% енергії Сонця, що перетворюються в тепло, ідуть на випар, вітер, не губляться даремно, тому що ця енергія підтримує потрібну для життя температуру, пускає в хід системи погоди, забезпечує кругообіг води, без чого неможливе життя на Землі. Нормальне функціонування біосфери можливе лише за умов, коли нічим не стримується надходження та передача концентрованої енергії, та стік теплової енергії.

З потоками енергії тісно пов’язані потоки речовини. За рахунок процесів міграції хімічних елементів усі геосфери Землі пов’язані єдиним циклом кругообігу цих елементів. Кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси і сонячна енергія, одержав назву великого (геологічного) кругообігу.

Схематично це можна уявити так. Вивержені глибинні породи мантійного походження (базальта) тектонічними процесами виводяться з надр Землі в біосферу. Під дією сонячної енергії і живої речовини вони вивітрюються, переносяться, перетворюються у різноманітні осадкові породи. Потім за рахунок тектонічних рухів знову потрапляють у зону великих тисків і температур Землі, де з них звільняється сонячна енергія, здійснюється метаморфізм і створення гранітних порід. Гранітні породи знову за рахунок тектонічних рухів потрапляють у біосферу. Таким чином, великий кругообіг речовини можна розглядати як еволюцію земної кори від океанічного (базальтового) типу до материкового (гранітного). Потужність великого кругообігу приблизно 2 х 10¹⁶ т/рік.

Виникнення життя на Землі сприяло появі нової форми міграції хімічних елементів — біогенної. На великий (геологічний) наклався малий (біогенний) кругообіг речовини. У малому кругообігу переміщуються в основному вуглець (2 х 10″ т/рік) і фосфор ( 10⁸ т/рік). Обидва кругообіги протікають зараз одночасно і тісно пов’язані між собою.

Живі організми в біосфері ініціюють кругообіг речовин і призводять до виникнення біогеохімічних циклів. Біохімічні цикли — це циклічне переміщення біогенних елементів: вуглецю, кисню, водню, азоту, сірки, фосфору, кальцію, калію й ін. від даного компонента біосфери до інших так, що на визначених ділянках цього кругообігу вони входять до складу живої речовини.

Переміщення речовини в біохімічних циклах одночасно забезпечує життєдіяльність живих організмів.

Головними оціночними параметрами ефективності і напрямку роботи біогеохімічного циклу є кількість біомаси, її елементарний склад і активне функціонування живих організмів.

Хімічні елементи, що беруть участь у будівництві живої речовини і необхідні для його синтезу, одержали назву біогенних.

Склад абіотичної частини нашої планети приблизно такий: Fe -36%, 0₂– 25%, Si * 23%, Mg ” 10%, S * 3%, Ni * 2%, інші – 15%.. Склад біомаси зовсім інший: О₂“70%, С” 15%, Н = 11%, інші = 4%.

Принцип циклічності в перетвореннях і переміщеннях речовини в біосфері є основоположним. Зберігання циклічності – умова існування біосфери.

Центральне місце в біосфері посідають біохімічні цикли: вуглецю, води, азоту, та фосфору. Ці цикли в найбільшій мірі зазнали трансформації при формуванні техносфери та агросфери, і вивчення їх стало важливим завданням екології.

Біохімічний цикл вуглецю базується на атмосферному депо, яке утримує його в кількості, приблизно рівній 700 млрд. тонн у формі вуглекислого газу (рис.3.3). Цей цикл ініціюється фото синтезом та диханням, обидва процеси йдуть так інтенсивно,що у рослин та тварин на долю вуглецю припадає до 40-50% загальної маси. Залишки відмерлих рослин та тварин сприяють утворенню гумусу. Аналогічно утворюється і торф. У цих двох формах вміщується до 99% вуглецю нашої планети. Швидкість кругообігу вуглецю обчислюється в середньому від 300 до 1000 років.

Мінеральні речовини, які утворюються під час розкладу живими організмами органічних решток, недовго затримуються в ґрунті, воді тощо. Інші мікроорганізми та вищі рослини і тварини перетворюють їх на органічні сполуки. Саме так у природі відбувається біологічний кругообіг речовини і енергії, коли живі організми, використовуючи сонячну енергію, перетворюють її в енергію геохімічних процесів, зумовлюючи цим особливості руху хімічних речовин у певних природних умовах і визначаючи характер взаємозв’язку літосфери, гідросфери та атмосфери. У біологічному кругообігу бере участь величезна кількість хімічних елементів, особливо вуглець, кисень, азот, фосфор та сірка. Біологічний кругообіг речовин і енергії відбувається в більшості існуючих ландшафтів, але його інтенсивність для кожного ландшафту різна. В одних може нагромаджуватися велика кількість живих організмів, а кругообіг відбуватиметься повільно, в інших, навпаки, швидко. Біологічний кругообіг речовин і енергії впливає на формування грунтів і на всі геохімічні процеси, які відбуваються в грунті, воді, повітрі та глибинних (до 2-3 км) шарах земної кори.

 

 

Рис. Кругообіг фосфору (згідно з Ф Рамад, 1981)

 

 Це один із найбільш швидких кругообігів речовин. Реалізується він, в основному, за рахунок діяльності різних груп живих організмів і, в першу чергу, при активній участі мікробів. Основним депо азоту є газоподібний азот атмосфери. Його зв’язування здійснюється вільно існуючими азотфіксаторами (Azotobacter, Clostridium, Nostoc, Rhizobium). Органічні речовини, які вміщують зв’язаний азот, мінералізуються за рахунок амоніфікації та нітрофікації, що робить доступним для вищих рослин нітратний та амонійний азот. Загальні оцінки фіксації атмосферного азоту суперечливі і в середньому для планети складають від 100-170 мг/м² на рік до 1-20г/м²нарік. Це відповідає приблизно 126 млн. тонн азоту в рік.

В антропогенну епоху на кругообіг азоту великий вплив має виробництво синтетичних азотних добрив. Воно полягає у зв’язуванні азоту повітря та поетапного його перетворення спочатку в аміак, потім в азотну кислоту, необхідну для отримання нітратів. Цей процес став широкомасштабним та залучив у біогеохімічний цикл азоту з атмосферного депо велику його кількість. Введення антропогенного азоту в його біогеохімічний цикл дорівнює 6,4 х 10⁷ т азоту в рік (Garrels et al., 1973)

З усіх синтетичних мінеральних добрив азотні добрива вимагають найбільш енергетичних витрат при їх виробництві і тому є найдорожчими. Однак, в сільському господарстві не розроблені технології безвідходного застосування азотних добрив. Нітрати не повністю використовуються культурними рослинами і суттєво забруднюють ґрунтові води та водойми. Проблема нітратного забруднення навколишнього середовища в наш час стала однією з найбільш актуальних.

 

Цей цикл має найбільш простий характер (рис.). Основний запас фосфору зосереджений на планеті у вигляді гірських порід та мінералів. При їх вивітрюванні створюються фосфати, які використовуються рослинами для побудови органічних речовин свого тіла. Після відмирання рослин фосфор мінералізують мікроорганізми-редуцента. Втрати фосфору з біохімічного циклу пов’язані в основному з винесенням фосфору в моря та океани. Звідти назад на суходіл він може потрапити тільки через рибу або гуано.

Фосфорні добрива виробляють в основному з гірських порід. Таке переведення фосфору з депо в активну частину біохімічного циклу так само, як у випадку з азотом, має негативні наслідки. Не використаний культурними рослинами фосфор у результаті вітрової ерозії надходить до водойм, що призводять до авторіфікаії. Чудовою особливістю природних екосистем є повторне використання біогенних речовин. Хоча в біогеохімічних циклах деякі з таких елементів і губляться, надходячи в депо, і робляться доступними для рослин, у природних екосистемах масштаб цих процесів незначний.

Біосфера володіє потужною буферною дією щодо багатьох зовнішніх впливів. Це забезпечує загальну стійкість та створює сприятливі стабільні умови існування організмів. У межах біосфери пом’якшується дія вітру, посушливість повітря та ґрунту, підтримується певне співвідношення між концентрацією кисню та вуглекислого газу в атмосфері, звужується амплітуда коливань температури. Але всі ці якості біосфери не можуть протистояти нерозумним діям людини і різко падають при антропогенних впливах. Так, посухи порівняно безпечні для природних екосистем, але вони наносять відчутні збитки агроекосистемам. Зберегти ґрунтово – кліматичні умови великих регіонів планети та забезпечити їх стійкість можна тільки при наявності в цих регіонах досить великих за площами природних біомів.

Для стійкості біогеохімічних циклів велике значення мають депо біогенних хімічних речовин в ґрунті. Ґрунт – це зовсім особливе за своїми властивостями природне тіло. У біосфері ґрунт виконує безліч специфічних функцій. Він забезпечує рослини всіма необхідними поживними речовинами, утримує в собі велику кількість вологи, перешкоджає її швидкому стіканню до рік. У сільському господарстві ґрунт є компонентом виробництва.

Рис. Біогеохімічний цикл фосфору

Важливими учасниками біогеохімічних циклів є ґрунтові мікроорганізми. Ґрунт одночасно служить депо для багатьох речовин, за рахунок якого гасяться флуктуації, що виникають при переході речовини з однієї ланки біогеохімічного циклу до другої. Особливо важливий щодо цього гумус ґрунту. У ньому продукти розкладу органічних речовин утримуються тривалий час. Антропогенне природокористування вносить у біогеохімічні цикли чимало перешкод. Так, поширеність спалювання палива призводить до надходження до атмосфери близько 20 млрд. тонн вуглекислого газу та 700 млн. тонн інших газів і твердих часток. Вирубка лісів призводить до винесення з екосистеми лісу тисячі тонн азоту, кремнію, фосфору.

Ці процеси ведуть до появи нового техногенного типу кругообіг; хімічних елементів. Перенесені в урбанізовані райони або в агроекосистеми, ці речовини виявляються або зовсім або тимчасово виключеними з природного їх кругообігу. Нормальне функціонування біосфери можливе, якщо антропогенна діяльність не перешкоджає здійсненню природних біогеохімічних циклів, руйнація яких може призвести до деградації біосфери.

Самий інтенсивний біогеохімічний цикл – кругообіг вуглецю. В природі вуглець існує в двох основних формах – в карбонатах (вапняках) та вуглекислому газі. Вміст останнього в 50 раз більше, ніж в атмосфері. Вуглець бере участь в утворенні вуглеводів, жирів, білків та нуклеїнових кислот. Основна маса акумульована в карбонатах на дні океану (1016 т), в кристалічних породах (1016 т), кам’яному вугіллі та нафті (1016 т) і бере участь в великому циклі кругообіга. Основна ланка великого кругообігу вуглецю – взаємозв’язок процесів фотосинтезу і аеробного дихання (мал. 1). Інша ланка великого циклу кругообіга вуглецю уявляє собою анаеробне дихання (без доступу кисня); різноманітні види анаеробних бактерій перетворюють органічні сполуки в метан та інші речовини (наприклад, в болотних екосистемах, на смітниках відходів). В малому циклі кругообіга бере участь вуглець, що міститься в рослинних тканинах (около 1011 т) та тканинах тваринних (около 109 т). Більш докладна схема кругообігу представлена на мал. 2.

Енергія сонця

За останні 200 років відбулися значні зміни в континентальних екосистемах в результаті збільшуючогося антропогенного впливу. Коли землі, зайняті лісами та трав’янистими спільнотами, пертворюються в сільськогосподарські угіддя, органічна речовина, тобто жива речовина рослин і мертва органічна речовина грунтів, окислюється і потрапляє до атмосфери у вигляді . Деяка кількість елементарного вуглеця може також захоронюватись в грунті у вигляді древесного вугілля (як продукт, що залишився від спалювання лісу) і, таким чином, вилучається зі швидкого обігу в вуглецевому циклі. Вміст вуглецю в різних компонентах екосистем змінюється, оскільки поновлення органічної речовини залежить від географічної широти та типа рослинності.

Були проведені численні дослідження, що мали своєю метою розв’язати існуючу невизначеність в оцінці змін запасів вуглецю в континентальних екосистемах. Базуючись на даних цих досліджень, можна прийти до висновку, що надходження до атмосфери з 1860 по 1990 рік склало г С і що в 1990 році біотичний викид вуглецю був рівний г С /рік. Крім того, можливий вплив зростаючих атмосферних концентрацій та викидів забруднюючих речовин, таких як і , на інтенсивність фотосинтезу органічної речовини континентальних екосистем. По видимому, інтенсивність фотосинтезу зростає із збільшенням концентрації в атмосфері. Найбільш імовірно, що це зростання характерне для сільськогосподарських культур, а в природних континентальних еко-системах підвищення ефективності використання води могло б призвести до прискорення утворення органічної речовини.

В кількісному відношенні головною складовою живої матерії є кисень, кругообіг якого ускладнений його здатністю вступати в різні хімічні реакції, головним чином реакції окислення. В результаті виникає безліч локальних циклів, що відбуваються між атмосферою, гідросферою та літосферою, які в свою чергу можуть бути порушені антропогенним фактором. Кисень, що міститься в атмосфері і в поверхевих мінералах (осадові кальцити, залізні руди), має биогенное походження і повинно розглядатися як продукт фотосинтезу. Цей процес протилежний процесу споживання кисня при диханні, який супроводжується руйнуванням органічних молекул, взаємодією кисня із водородом (отщепленим від субстрата) та утворенням води. В деякому відношенні кругообіг кисня нагадує зворотний кругообіг вуглекислого газу. В основному він відбувається між атмосферою та живими організмами. Споживання атмосферного кисня та його відшкодування рослинами в процесі фотосинтезу здійснюється досить швидко. Розрахунки показують, що для повного поновлення всього атмосферного кисня вимагається біля двох тисяч років. З іншого боку, для того, щоб всі молекули води гідросфери були підвержені фотолизу і знов синтезовані живими організмами, необхідно два мільйони років. Більша частина кисня, що виробляється на протязі геологічних епох, не залишалася в атмосфері, а фіксувалася літосферою у вигляді карбонатів, сульфатів, оксидів заліза, і її маса складає 5,9*1016 т. Маса кисня, що циркулює в біосфері у вигляді газу або сульфатів, розчинених в океанських та континентальних водах, в декілька разів менша (0,4*1016 т).

Відзначимо, що, починаючи з певної концентрації, кисень дуже токсичний для клітин і тканин (навіть у аеробних організмів). А живий анаеробний організм не може витримати ( це було доведене ще в минулому сторіччі Л. Пастером) концентрацію кисня, що перевищує атмосферну на 1%.

Газоподібний азот виникає в результаті реакції окислення аміаку, який утворюється при виверженні вулканів та розкладені біологічних відходів: 4 NH3 + 3 O2 ® 2 N2 + 6 H2O.

Кругообіг азоту – один з самих складних, але водночас самих ідеальних кругообігів. Незважючи на те, що азот складає біля 80% атмосферного повітря, в більшості випадків він не може бути безпосередньо використаний рослинами, так як вони не засвоюють газоподібний азот. Втручання живих істот у кругообіг азоту підпорядковане суворій иєрархії: лише певні категорії організмів можуть виявляти вплив на окремі фази цього циклу. Газоподібний азот беззупинно надходить до атмосфери в результаті роботи деяких бактерій, тоді як інші бактерії – фіксатори (разом з синьо-зеленими водоростями) постійно поглинають його, преобразуючи в нітрати. Неорганічним шляхом нітрати утворюються й в атмосфері в результаті електричних розрядів під час гроз. Найбільш активні споживачі азоту – бактерії на кореневій системі рослин сімейства бобових. Кожному виду цих рослин притаманні свої особливі бактерії, що перетворюють азот в нітрати. В процесі біологічного циклу нітрат – іони (NO3-) та іони амонію (NH4+), поглинаємі рослинами з грунтової вологи, перетворюються у білки, нуклеїнові кислоти і так далі. Потім утворяться відходи у вигляді загиблих організмів, що є об’єктами життєдіяльності інших бактерій та грибів, перетворюючих їх в аміак. Так виникає новий цикл кругообіга. Існують організми, здатні перетворювати аміак у нітріти, нітрати і в газоподібний азот. Основні ланки кругообіга азоту в біосфері представлені схемою на мал. 3. Біологічна активність організмів доповнюється промисловими засобами отримання азотомістящих органічних та неорганічних речовин, багато з яких застосовуються в якості добрив для підвищення продуктивності та росту рослин. Антропогенний вплив на кругообіг азоту визначається наступними процесами:

1. Спалювання палива призводить до утворення оксида азоту, а після цього до реакцій:

2NO + O₂ ® 2NO₂ ,

4NO₂ + 2H₂O.+ O₂ ® 4HNO₃, сприяючи випаданню кислотних дощів;

2. В результаті впливу деяких бактерій на добрива і відходи тваринництва утворюється оксид азото – один з компонентів, утворюючих парниковий ефект;

3. Видобуток корисних копалин, що містять нітрат – іони і іони аммонія, для виробництва мінеральних добрив;

4. При збиранні врожаю з трунту виносяться нітрат – іони і іони аммонія;

5. Стоки з полів, ферм та каналізацій збільшують кількість нітрат – іонів і іонів аммонія в водных екосистемах, що прискорює ріст водоростей і інших рослин; при розкладанні яких витрачається кисень, що в кінцевому рахунку призводить до загибелі риб.

Кругообігфосфору.

Фосфор – один з основних компонентів (головним чином у вигляді ) живої речовини і входить у склад нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), кліточних мембран, аденозінтрифосфата (АТФ) и аденозіндифосфата (АДФ), жирів, кісток і зубів. Кругообіг фосфора, як і інших біогенних елементів, відбувається по великому и малому циклам.

Запаси фосфора, доступні живим істотам, повністю сконцентровані в літосфері. Основні джерела неорганічного фосфора – виверження вулканів або осадові породи. В земній корі вміст фосфора не перевищує 1%, що лімітуює продуктивність екосистем. З пород земної кори неорганічний фосфор залучається в циркуляцію континентальними водами. Він поглинається рослинами, которі при його участі синтезують різні органічні сполуки і таким чином включаються в трофічні ланцюги. Потім органічні фосфаты разом з трупами, відходами та виділеннями живих істот повертаються в землю, де знов підвергаються впливу мікроорганізмів і претворюються в мінеральні форми, які використовуються зеленими рослинами.

В екосистемі океану фосфор приноситься текучими водами, що сприяє розвитку фітопланктона і живих організмів.

В наземних системах кругообіг фосфора проходить в оптимальних природніх умовах із мінімумом втрат. В океані справа відбувається інакше. Це пов’язано з постійним осіданням (седиментацією) органіческих речовин. Осівший на невеликій глибині органічний фосфор повертається в кругообіг. Фосфати, відкладені на великих морських глибинах не приймають участь в малому кругообігу. Однак тектонічні рухи сприяють підйому осадових порід на поверхню.

Таким чином фосфор повільно переміщується з фосфатних родовищ на суші і мілководних океанічних осадів до живих організмів назад (мал. 4).

Запаси фосфору на землі малі. Тому вважається, що фосфор – основний фактор, лімітуючий зростання первинної продукції біосфери. Вважають навіть, що фосфор – головний регулятор всіх інших біогеохімічних циклів, це – найбільш слабка ланка в життєвому ланцюзі, що забезпечує існування людини.

Антропогенний вплив на кругообіг фосфору полягає в наступному:

1. Видобуток великих кількостей фосфатних руд для мінеральних добрив та миючих засобів призводить до зменшення кількість фосфору в біотичному кругообігу;

2. Стоки з полів, ферм та комунальні відходи призводять до збільшення фосфат – іонів у водосховищах, до різкого зростання водних рослин і порушення рівноваги в водних екосистемах.

Кругообіг сірки.

З природних джерел сірка потрапляє до атмосфери у вигляді сірководню, діоксиду сірки і часток сульфатних солей (мал. 5). Біля однієї третини сполук сірки і 99% діоксиду сірки – антропогенного походження. В атмосфері протікають реакції, що призводять до кислотних опадів:

2SO₂ + O₂ ® 2SO₃ , SO₃ + H₂O ® H₂SO₄ .

Кругообіг води

Вода, як і повітря – основний компонент, необхідний для життя. В кількісному співвідношенні це найбільш розповсюджена неорганічна складова живої матерії. Насіння рослин, в яких вміст води не перевищує 10%, відноситься до форм уповільненого життя. Таке ж явище (ангідробіоз) спостерігається у деяких видів тварин, які при несприятливих зовнішніх умовах можуть втрачати велику частину води в своїх тканинах. Вода в трьох агрегатних станах присутня в усіх складових біосфери: атмосфері, гідросфері та літосфері. Якщо воду, яка знаходиться в різних гидрогеологічних формах, рівномірно розподілити по відповідним областям земної кулі, то утворяться шари такої товщини: для Світового океану 2700 м, для льодовиків 100 м, для підземних вод 15 м, для поверхневих прісних вод 0.4 м, для атмосферної вологи 0.03 м. Основну роль в циркуляції та біогеохімічному кругообігу води відіграє атмосферна волога, незважючи на відносно малу товщину її шару.

Атмосферна волога розподілена по Землі нерівномірно, що обумовлює великі розбіжності в кількості опадів в різних районах біосфери. Середній вміст водянї пари в атмосфері змінюється в залежності від географічної широти. Наприклад, на Північному полюсі воно рівно 2.5 мм (в стовпі повітря із поперечним перетином 1 см2), на екваторі – 45 мм. Вода, випавша на сушу, після цього витрачається на просочування (або інфільтрацію), випаровування та сток. Просочування особливо важливо для наземних екосистем, бо сприяє постачанню грунтів водою. В процесі інфільтрації вода надходить у водоносні горизонти та підземні ріки. Випаровування з поверхні грунту також відіграє важливу роль у водному режимі місцевості, але більш значну кількість води виділяють самі рослини своїм листям. Причому кількість води, що виділяється рослинами, тим більше, чим краще вони нею постачаються. Рослини, що виробляють одну тону рослинної маси, поглинають як мінімум 100 т води. Головну роль в круговороті води на континентах відіграє сумарне випаровування (дерева і грунт). Остання складова кругообігу води на суші – сток. Поверхневий сток та ресурси підземних водоносних шарів забезпечують живлення водних потоків. Разом з тим при зменшенні щільності рослинного покрову сток стає основною причиною ерозії грунту. Як вже відмічалося, вода бере участь і в біологічному циклі, являючись джерелом кисня та водорода. Однак фотоліз її при фотосинтезі не відіграє суттєвої ролі в процесі кругообіга.

Антропогений вплив на навколишнє середовище.

Проблеми народонаселення та ресурсів біосфери тісно пов’язані з реакціями навколишнього природного середовища на антропогенний вплив. Природний екологічно сбалансирований стан навколишнього середовища зазвичай називають нормальним. Цей стан, при якому окремі групи організмів біосфери взаємодіють один з іншим та з абіотичним середовищем без порушення рівноваги кругообігів речовин та потоків енергії в межах певного геологічного періоду, обумовлене нормальним протіканням природних процесів в всій геосфері. Природні процеси можуть мати катастрофічний характер, наприклад виверження вулканів, землетрус, повінь, що, однак, також складає ‘норму’ природи. Ці та інші природні процеси поступово, із геологічною швидкістю, еволюціонують і в той же час на протязі тысячорічч (протягом одного геологічного періоду) залишаються в сбалансированному стані. При цьому протікають малий (біологічний) та великій (геологічний) кругообіги речовин та встановлюються енергетичні баланси між різноманітними геосферами і космосом, що поєднує природу в єдине ціле. Кругообіги речовин та енергії в біосфері характеризуються певними кількісними параметрами, які специфичні для даного геологічного періоду і для кожного елементу земної поверхні у відповідності з їхньою географією. Зазвичай в якості основних параметрів, що характеризують стан навколишнього природного середовища, виділяють наступні:

1. Энергетичний: Е = Е0 + DЕ,

де Е0 – запас енергії в системі у момент часу t0;

DЕ – енергетичний баланс системи за час Dt, тобто в період від

t = t0 до t = t0 + Dt .

2. Водний: W = W0 + DW,

де W0 – запас води в системі у момент часу t0;

DW – водний баланс системи за час Dt, тобто в період від

t = t0 до t = t0 + Dt .

3. Біологічний: В = В0 + DВв – DВm,

де B0 – початкова біомаса;

DВв – біологічна продуктивність;

DВm – мінералізація органіки за час Dt .

4. Біогеохимічний: G = G0 + DGв – DGg,

где G0 – запас хімічних елементів в системі;

DGв и DGg – зміна запасу хімічних елементів внаслідок біологічного та геологічного кругообіга речовин.

Ці параметри стану навколишнього середовища можуть бути кількісно визначені експериментальним шляхом для кожного району, великого регіону, природної зони або ландшафтно-географічного пояса, нарешті, для земної кулі вцілому; вони кількісно характеризують стан та просторову неоднорідність середовища. Геохімічний параметр стану навколишнього середовища також суттєво змінився, особливо у відношенні біологічного і геологічного кругообігів. Під впливом людської діяльності відбуваються великі зміни в розподілі хімічних елементів в біосфері, природна та антропогенна трансформація речовин, а також перехід хімічних елементів з одніх сполук до інших. Природний біологічний кругообіг речовин порушений людиною на площі, яка досягає майже половини всієї поверхні суши: антропогенні пустелі, індустріальні та міські землі, сади, вторинні низькопродуктивні ліси, виснажені пасовища і т. д. Поршенню геологічного кругообігу речовин сприяли такі фактори:

1. Ерозія грутового покриву і зростання твердого стоку в океан;

2. Переміщення величезних мас земної кори;

3. Видобування з надр чималих кількостей руд, пальних та інших копалин;

4. Перерозподіл солі в грунтах, грунтових та річкових водах під впливом зрошувального землеробства;

5. Застосування мінеральних добрив та ядохімікатів;

6. Забруднення середовища сільськогосподарськими, промисловими і комунальними відходами;

7. Потрапляння до природного середовища енергетичних забруднень.

Таким чином, дослідження змін параметрів стану навколишнього природного середовища (хоча і на якісному рівні) дозволяє зробити висновок про відсутність в нинішній час глобальної екологічної кризи. В той же час є всі підстави вважати теперішній стан біосфери порушеним і неномальным. Такий стан може перейти в кризовий, якщо людство не проведе спеціальні заходи по оздоровленню навколишнього середовища. В нинішній час вся територія нашої планети підвержена різним антропогенним впливам. Серйозний характер набули наслідки руйнування біоценозів і забруднення середовища. Вся біосфера знаходиться під все більш зростаючим тиском діяльності людини.

Актуальним завданням в наш час стають природоохоронні заходи, які людство повинно застосовувати як умога частіше.

Хімічні властивості води

У воді в розчиненому стані присутні гази і мінеральні солі. Велике екологічне значення має кількість розчиненого у воді кисню. У солоній воді розчинність кисню на 20% нижча, ніж у прісній. Перенасиченість киснем можна спостерігати у водах озер і ставків, багатих на рослинність, що містить хлорофіл.

Залежно від кількісного вмісту і розподілу у воді стоячих водойм кисню, а також характеру і чисельності у них організмів, що населяють їх, водойми поділяють на три групи:

1) оліготрофні (небагаті на корм) – глибоководні озера з низькою температурою в нижніх шарах водяної товщі, багатої на кисень. У цій воді добре розвиваються лососеві, форель (озера – Пісочне на Поліссі, Синевир у Карпатах). Тут повільніше розкладається органічний відпад і вода в них голуба і прозора;

2) еутрофні (багаті на, корм) – неглибокі, придонні води мають більшу температуру, ніж оліготрофні. Тут добре розвиваються різноманітні організми, а також добре перебігають процеси їх відпаду і розпаду. Вода в таких водоймах зелена. Риби тут задовольняються невеликою кількістю кисню. Прикладом може служити озеро Глинна Наварія поблизу Львова;

3) дистрофні (бідні на корм). В їхніх водах нагромадилась велика кількість гумінових кислот, що робить їх кислими і коричнюватими (Янівське озеро біля Львова).

Відомі групи риб, які відрізняються за своєю потребою у кисні: перша – висока потреба (7-11 см куб/л) – форель; друга – середня (5-7 см куб/л) – звичайний піскар або коблики; третя – невимогливі (4 см куб/ л) – плотва, йорж; четверта – можуть жити при вмісті кисню близько 0,5 см куб/л – короп, лин.

У прісній і особливо морській воді значно більша кількість вуглекислого газу. Наприклад, у морській воді його міститься від 40-50 см куб/л (у вільній або зв’язаній формі, що в 150 разів перевищує його концентрацію в атмосферному повітрі). Вуглекислий газ відіграє значну роль у забезпеченні процесу фотосинтезу водяних зелених рослин, а також формуванні вапнякових утворень (раковин, панцирів) безхребетних. У природних водах концентрація солей різна. Наприклад, у прісних водах вища карбонатність (близько 80%), у морських більше хлоридів (в Чорному морі їх 80,7%), а в Аральському і Каспійському морях, крім хлоридів (близько 60%), присутні сульфати (30%).

Важливою складовою прісних вод є кальцій, який часто відіграє роль обмежуючого фактора. Розрізняють води “м’які” (кальцію 9 мг/л) і “жорсткі” (понад 25 мг/л). Від концентрації кальцію у воді залежить
розмноження молюсків і ракоподібних, які завдяки такому складу води формують свої панцирі. В морській воді кальцій присутній у достатній кількості (1,52-1,82% загального вмісту солей).
Надзвичайно різноманітний склад морської води: 13 металоїдів і майже 40 металів. Середня солоність морської води 33-37%, а в Червоному морі – 41%. Значно нижча солоність закритих морів, в які впадають прісноводні річки (Чорне море – 29%, Балтійське – 12%). З рівнем солоності морів пов’язані розміщення видового складу морських тварин і рослин.
Розрізняють води слабо солонуваті (0,5-5,0 г/л солей), солонуваті (5-16 г/л), солоні (16-40 г/л), пересолені (понад 40 г/л). Прикладом стеногалинних видів є радіолярії, медузи, їстівні мідії, корали. Стійкість до солоності змінюється з температурою. Наприклад, краби при високій температурі води переходять у дещо холодніші води малосолоних водоймищ. У солонуватих водах чисельність водної фауни дуже велика, але її видовий склад, як правило, збіднений. Р.Дажо наводить приклад з озером Ваккаре (солоність тут змінюється у межах 2-7%), яке населяють, з одного боку, прісноводні риби (короп, лин, щука, судак), а з іншого – морські, наприклад, кефаль, яка належить до видів, що населяють води достатньо солоні.

Особливе значення у водних екосистемах мають фосфати і нітрати, які необхідні для синтезу живої речовини. Вони нагромаджуються в основному в глибинних зонах, де утворюються внаслідок розкладу бактеріями рослин і тварин, що загинули.

Важливо знати рН води, оскільки кислотність відіграє суттєву роль у поширенні рослинних і тваринних організмів (рис. 3.26, 3.27). Наприклад, рогіз добре росте в лужних умовах (8,4-9,0 рН). Кислі води торф’яників сприяють розвитку сфагнових мохів. Риби найкраще сприймають кислотність у межах 5-9 рН. При рН нижче 5 можна очікувати масової загибелі риб, хоч окремі з них витримують кислотність до 3,7. Там, де рН вище 10, вода згубно впливає на всі види риб.

Максимально продуктивні води з рН у межах 6,5-8,5, рН в межах 4,0-4,5 є згубним для більшості риб, тоді як щука при цій кислотності добре розмножується.

Встановлено, що найбільша чутливість до дефіциту кисню збігається з чутливістю до органічного забруднення. Це явище пов’язане з процесом евтрофікації – збагачення водойм органічними поживними речовинами під впливом антропогенних факторів (спускання стічних вод тощо). Домішка органічних речовин сприяє швидкому росту аеробної бактеріальної флори, яка інтенсивно поглинає кисень. Щодо стійкості до органічних забруднень і дефіциту кисню розрізняють такі індикаторні групи організмів:

1) полісапроби – організми, які витримують сильний ступінь дефіциту кисню (личинка комара Chaoborus, мухи-бджоловидки Fristalis tenax);

2) мезосапроби – організми, що витримують лише середній ступінь забруднення (інфузорія парамеція, карась, короп, лин);

3) олігосапроби – організми, які витримують лише слабкий ступінь забруднення, вимогливі до кисню (форель, багато видів личинок мошок).

Основною причиною появи в природних водах MN₄ (амонійного азоту), N02 (азоту нітритів) і N₂О₃ (азоту нітратів) є розкладання білків тваринного походження. Кількість амонійного азоту різко зростає при свіжому забрудненні води продуктами тваринного походження – нечистотами, сечею тощо. Разом із тим, сполуки аміаку можуть утворитися в підземних водах при відновленні нітратів до нітритів і аміаку або при дії води на нітрит заліза. Тому навіть у глибоких підземних водах кількість амонійного азоту часом може перевищувати допустиму концентрацію – 0,1 мг/дм³. Нітрити як продукт біохімічного окиснення солей аміаку є сполуками нестійкими і виявляються лише при порівняно недавньому забрудненні джерела води. Кількість азоту нітритів, що перевищує 0,002 мг/дм3, дозволяє запідозрити давнє забруднення води органічними рештками тваринного походження. Утворення нітритів у глибоких підземних водах можливе з нітратів при відновних процесах.Кінцевим продуктом окиснення аміаку є нітрати, які трапляються в природних водах у більшій кількості, ніж нітрити. Інтенсивність процесів нітрофікації, які відбуваються в грунті, зумовлює іноді збільшення кількості нітратів у підґрунтових водах до кількох десятків сотень міліграмів в одному літрі води. У водах відкритих водойм і глибоких підземних водах нітратів небагато – менше 1 мг/дм³. Наявність нітратів у воді при відсутності аміаку і нітритів свідчить про забруднення джерела води в минулому і закінчення процесу мінералізації або про потрапляння у воду азотовмісних мінеральних добрив.

 

ДОДАТОК

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

НАКАЗ

30.07.2012  № 471

Зареєстровано в Міністерстві 
юстиції України 
14 серпня 2012 р. 
за № 1369/21681

Про затвердження Нормативів екологічної безпеки водних об’єктів, що використовуються для потреб рибного господарства, щодо гранично допустимих концентрацій органічних та мінеральних речовин у морських та прісних водах (біохімічного споживання кисню (БСК-5), хімічного споживання кисню (ХСК), завислих речовин та амонійного азоту)

Відповідно до статей 8, 17 Закону України “Про рибне господарство, промислове рибальство та охорону водних біоресурсів”, підпункту 7.225 підпункту 7 пункту 4 Положення про Міністерство аграрної політики та продовольства України, затвердженого Указом Президента України від 23 квітня 2011 року № 500, з метою встановлення нормативів екологічної безпеки водних об’єктів, що використовуються для потреб рибного господарства, НАКАЗУЮ:

1. Затвердити Нормативи екологічної безпеки водних об’єктів, що використовуються для потреб рибного господарства, щодо гранично допустимих концентрацій органічних та мінеральних речовин у морських та прісних водах (біохімічного споживання кисню (БСК-5), хімічного споживання кисню (ХСК), завислих речовин та амонійного азоту), що додаються.

2. Департаменту тваринництва (Гетя А.А.) в установленому порядку подати цей наказ на державну реєстрацію до Міністерства юстиції України.

3. Наказ набирає чинності з дня його офіційного опублікування.

4. Контроль за виконанням наказу покласти на заступника Міністра Сеня О.В.

Міністр                           М.В. Присяжнюк

                                                               ЗАТВЕРДЖЕНО 
Наказ Міністерства 
аграрної політики 
та продовольства України 
30.07.2012  № 471

НОРМАТИВИ 
екологічної безпеки водних об’єктів, що використовуються для потреб рибного господарства, щодо гранично допустимих концентрацій органічних та мінеральних речовин у морських та прісних водах (біохімічного споживання кисню (БСК-5), хімічного споживання кисню (ХСК), завислих речовин та амонійного азоту)

Показник якості води	Одиниці вимірювання	Морські води	Природні прісні води	Вода рибницьких ставів
Біохімічне споживання кисню за 5 діб	мг/л О2	3,0	3,0	3,0
Хімічне споживання кисню	мг О/л	Не нормується	50,0	62,5
Завислі речовини	мг/л	Фонові значення	25,0	25,0
Амонійний азот NH4+	мг N/л	0,5	0,5-1,0	1,0-2,0
Мінеральний фосфор (PO4-3)	мг Р/л	0,7	0,7	0,7

 

Джерела забруднення

Джерела забруднення дуже різноманітні: серед них не тільки промислові підприємства і паливно–енергетичний комплекс, але і побутові відходи, відходи тваринництва, транспорту, а також хімічні речовини, які людина цілеспрямовано вводить до екосистеми для захисту корисних продуцентів і консументів від шкідників, хвороб і бур‘янів.Серед інгредієнтів забруднення – тисячі хімічних сполук, особливо важкі метали та оксиди, токсичні речовини та аерозолі. Різні джерела викидів можуть бути однаковими за складом і характером забруднюючих речовин.Так вуглеводні надходять у атмосферу і при спалюванні палива, і від нафтопереробної промисловості, і від газовидобувної промисловості.

Джерела забруднюючих речовин різноманітні (таблиця 1.2) також багаточисельні види відходів і характер їхнього впливу на компоненти біосфери. Біосфера забруднюється твердими відходами, газовими викидами і стічними водами металургійних, металообробних і машинобудівних заводів.Величезної шкоди завдають водяним ресурсам стічні води целюлозно-паперової, харчової, деревообробної, нафтохімічної промисловості. Розвиток автомобільного транспорту призвів до забруднення атмосфери міст і транспортних комунікацій важкими металами і токсичними вуглеводнями, а постійне зростання масштабів морських перевезень викликало майже повсюдне забруднення морів і океанів нафтою і нафтопродуктами. Масове застосування мінеральних добрив і хімічних засобів захисту рослин призвело до появи отрутохімікатів в атмосфері, ґрунтах і природних водах, забрудненню біогенними елементами водойм, водотоків і сільськогосподарської продукції (нітрати, пестициди і т.п.). При гірських розробках на поверхню землі витягаються мільйони тонн різноманітних,найчастіше фітотоксичних гірських порід, що утворюють терикони і відвали, що пилять і горять. Це зображено на рисунку 1.2 -Основні забруднювачі довкілля.

Рисунок 1 – Основні забруднювачі довкілля


Таблиця 1.2-Джерела викидів довкілля

 

 

Одну з вдалих класифікацій забруднення запропонував Р. Пірсон. Вона включає тип забруднення, його джерело, наслідки та засоби контролю. За цими ознаками виділяються наступні типи забруднювачів, а саме:

·             стічні води та інші нечистоти, які поглинають кисень,

·             носії інфекцій,

·             речовини, які представляють поживну цінність для рослин,

·             органічні кислоти та солі,

·             твердий стік,

·             радіоактивні речовини.

Прийнято розрізняти антропогенні забруднювачі, які можуть руйнуватись біологічними процесами та ті, що не піддаються руйнуванню. Перші надходять до природних кругообігів речовин і тому швидко зникають або піддаються руйнуванню біологічними агентами. Другі не включаються до природних кругообігів речовин, а тому руйнуються організмами у харчових ланцюгах.

Забруднення довкілля поділяють на природні, які викликані якими-небудь природними, часто катастрофічними, причинами (виверження вулканів, селеві потоки тощо), і антропогенні, які виникають у результаті діяльності людини.

 

1.3 Основні забруднювачі повітря

До основних антропогенних забруднювачів довкілля належать:
речовини, що викидаються промисловими підприємствами;
нафта та нафтопродукти;

пестициди;

мінеральні добрива;
шуми від виробництв, транспорту;

іонізуюче випромінювання;

вібрації;

світло-теплові впливи.

Найпоширенішими шкідливими газовими забруднювачами є:

оксиди сульфуру (сірки) – SO, SO;

сірководень (НS);

сірковуглець (СS);

оксиди нітрогену (азоту) – No;

бензпірен;

аміак;

сполуки хлору; сполуки фтору;

сірководень;

вуглеводні;

синтетичні поверхнево-активні речовини;

канцерогени; важкі метали;

оксиди карбону (вуглецю) – СО, СО.

Серед твердих часток промислових димів найпоширеніші:

частки вугілля; зола; сульфати; сульфіди металів (заліза, свинцю, міді, цинку тощо);

хлориди; сполуки кальцію; сполуки натрію; сполуки фосфору; пари основних кислот; феноли [1].

2. НАУКОВО-ТЕХНІЧНІ НОРМАТИВИ НА ГРАНИЧНО ДОПУСТИМІ ВИКИДИ

 

2.1 Розробка і затвердження ГДВ

Відповідно до ст.8 Закону України “Про охорону атмосферного повітря” та для впорядкування розробки та затвердження нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря стаціонарними джерелами. Затвердити Порядок розробки та затвердження 

1.1 Нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря стаціонарними джерелами, що додається.

2. Управлінню регулювання природокористування та управлінню справами забезпечити розсилку нормативного документа органам Міністерства охорони навколишнього природного середовища та ядерної безпеки України на місцях, заінтересованим міністерствам і відомствам.

3. Керівникам органів Мінекобезпеки України на місцях забезпечити додержання вимог зазначеного нормативного документа.

4. Вважати такою, що не застосовується в Україні, інструкцію по нормуванню викидів (скидів) забруднюючих речовин в атмосферу і в водні об’єкти, затверджену заступником Голови Державного комітету СРСР по охороні природи, 11.09.89 р., в частині нормування викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря.

5. Контроль за виконанням наказу покласти на заступника Міністра.

1.2 Гранично допустимий викид (далі – ГДВ) – науково-технічний норматив, встановлений при умові, що вміст забруднюючих речовин в приземному шарі атмосфери від джерела або їх сукупності, з урахуванням перспективи розвитку промислових підприємств, не перевищував би

нормативів екологічної безпеки атмосферного повітря: гранично допустимих концентрацій забруднюючих речовин у атмосферному повітрі для людей і об’єктів навколишнього природного середовища.

Примітка: До розробки єдиних нормативів екологічної безпеки, для встановлення нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря, використовуються гранично допустимі концентрації (далі – ГДК) і орієнтовно безпечні рівні впливу (далі ОБРВ) забруднюючих речовин у атмосферному повітрі населених пунктів (ГДК, ОБРВ).

1.3 Значення ГДВ розробляється у складі: проектів нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря від стаціонарних джерел для підприємств (далі – проект нормативів ГДВ), зведених проектів нормативів ГДВ забруднюючих речовин в атмосферне повітря по місту або населеному пункту.

1.4 Проект нормативів ГДВ розробляється всіма господарюючими суб’єктами, що здійснюють викиди забруднюючих речовин у атмосферне повітря стаціонарними джерелами. Примітка: Коли господарюючий суб’єкт є власником основних фондів (засобів виробництва), то він самостійно розробляє матеріали оцінки впливу його виробництв на атмосферне повітря. При оренді основних фондів, ці питання вирішуються на договірних умовах між орендатором і їх власником .

1.5 Встановлення ГДВ проводиться з застосуванням методів розрахунку забруднення атмосфери промисловими викидами, а також з урахуванням фізико-географічних та кліматичних умов місцевості розташування промислових площадок і участків жилої забудови, що існує і проектується, санаторіїв, зон відпочинку міста, взаємного розташування промислових площадок і селітебних територій, за існуючим станом, так і на перспективу, граничних нормативів утворення забруднюючих речовин, які відводяться у атмосферне повітря при експлуатації технологічного та іншого обладнання, споруд і об’єктів.

Граничні нормативи утворення – гранична кількість забруднюючих речовин, які утворюються при експлуатації окремих типів технологічного та іншого обладнання і відводяться у атмосферне повітря та встановлюються з врахуванням сучасних технічних можливостей, прогресивних маловідходних технологій, комплексного використання сировини, удосконаленого газоочисного обладнання та ін.

1.6 Величина ГДВ встановлюється в грамах за секунду (далі – г/с) для кожного джерела викиду і по кожній із забруднюючих речовин при умові повного навантаження технологічного і газоочисного обладнання. Значення ГДВ (г/с) відноситься до того ж часового усереднення (20 хвилин), що і максимально разові гранично допустимі концентрації забруднюючих речовин в атмосферному повітрі для людей.

1.7 Для оцінки темпів зниження викидів визначається масова величина викиду в тонах за рік (далі – т/рік) по кожному стаціонарному джерелу і кожній із забруднюючих речовин, а також в цілому по підприємству при повному навантаженні технологічного обладнання з урахуванням часової нерівномірності викидів, сировини і матеріалів, що використовуються, а також з врахуванням планового ремонту технологічного і газоочисного обладнання.

1.8 Для діючих підприємств, якщо в повітрі міст або населених пунктів концентрації забруднюючих атмосферу речовин перевищують гранично допустимі концентрації забруднюючих речовин в атмосферному повітрі населених пунктів, а значення ГДВ на даний час не можуть бути

досягнуті, то за узгодженням з органами Мінекобезпеки України та з органами Міністерства охорони здоров’я України передбачається поетапне, з вказівкою тривалості кожного етапу, зниження викидів забруднюючих речовин до значень ГДВ. На кожному етапі, до забезпечення значень ГДВ, встановлюються тимчасово погоджені величини викидів забруднюючих речовин в атмосферу (далі – ТПВ) і заходи по їх досягненню .

2.2 Порядок розробки нормативів ГДВ (ТПВ)

Організація робіт в місті або населеному пункті по розробці нормативів ГДВ (ТПВ) підприємствами, установами, організаціями здійснюється органами Мінекобезпеки України. Для організації і координації робіт по розробці нормативів ГДВ (ТПВ) на підприємствах галузі, міністерства і відомства призначають головну галузеву організацію на яку покладається вирішення питань з охорони атмосферного повітря. Розробку проекту нормативів ГДВ по господарюючому суб’єкту проводять інститути-генпроектувальники, НДІ й інші організації (екоцентри, малі підприємства та ін), які стоять на обліку в Мінекобезпеки України та мають дозвіл, виданий органами Мінекобезпеки України.

Порядок обліку підприємств та видачі дозволів на розробку нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря встановлюється Мінекобезпеки України.
Господарюючий суб’єкт забезпечує організацію-розробника вихідною інформацією, яка потрібна для розробки проекту нормативів ГДВ. Для цього він виконує санітарно – технічне обстеження вентиляційних систем й інвентаризацію джерел викидів забруднюючих речовин на поточний стан, уточнює перспективу розвитку підприємства.

При розробці проекту нормативів ГДВ повинні враховуватись вимоги по стабілізації і зниженню викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря в терміни і в об’ємах, що передбачені відповідними постановами Кабінету Міністрів України по виконанню міжнародних угод в частині охорони атмосферного повітря. Нормативи ГДВ розробляються для речовин, які мають ГДК або ОБРВ забруднюючих речовин у атмосферному повітрі населених пунктів. Для речовин, які виявлені у викидах діючих підприємств і не мають ГДК (ОБРВ), встановлюється тимчасово погоджений викид (ТПВ) на строк не більше 2-х років з моменту затвердження проекту нормативів ГДВ. В цьому випадку в складі поданого на розгляд і затвердження проекту нормативів ГДВ для підприємства, повинні бути офіційні документи, які підтверджують рішення про розробку ГДК (ОБРВ) цих речовин з зазначенням строків та реальних установ виконавців, які атестовані в Міністерстві охорони здоров’я України в установленому порядку.

Запропоновані значення нормативів ГДВ для підприємства, заходи по їх досягненню і матеріали, які обгрунтовують прийняті рішення оформлюються відповідно до Інструкції щодо оформлення та змісту проекту нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря від стаціонарних джерел, затвердженої наказом Мінекобезпеки України N 76 від 18.07.96 р. за погодженням з Міністерством охорони здоров’я України, на основі програмних продуктів, які погоджені з Мінекобезпеки України.

Розрахунок концентрацій в атмосферному повітрі забруднюючих речовин, які містяться у викидах підприємств, на електронно-обчислювальній машині виконується згідно програмних продуктів, погоджених з Мінекобезпеки України.
Пропозиції по нормативам ГДВ подаються до органів Мінекобезпеки України та органів Міністерства охорони здоров’я України у вигляді роздрукованого звіту, а також на дискеті. Розроблений проект нормативів ГДВ підписується керівником організації, що розробила цей проект, і направляється на затвердження в органи Мінекобезпеки та Міністерства охорони здоров’я України. Зазначений проект нормативів ГДВ попередньо погоджується з місцевими органами державної виконавчої влади та органами місцевого самоврядування в установленому порядку. В населених пунктах, у зоні яких на атмосферне повітря впливає діяльність кількох підприємств, установ і організацій, за рішенням місцевих органів державної виконавчої влади, органів місцевого самоврядування розробляються зведені проекти нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин у атмосферне повітря по місту або населеному пункту (далі зведений проект нормативів ГДВ). Місцеві органи державної виконавчої влади та місцевого самоврядування, відповідно до їх компетенції, визначають Головну міську організацію (ГМО) по розробці зведеного проекту нормативів ГДВ по місту або населеному пункту за поданням місцевих органів Мінекобезпеки України та Міністерства охорони здоров’я України. На Головну міську організацію по розробці зведеного проекту нормативів ГДВ по місту або населеному пункту, органом, що її створив, покладається вирішення питань з охорони атмосферного повітря.

На основі поданих підприємствами проектів нормативів ГДВ проводяться кінцеві розрахунки забруднення атмосфери від усіх діючих об’єктів, а також об’єктів, які будуються та реконструюються.

Систематизовані пропозиції по нормативах гранично допустимих викидів для підприємств, а також заходи по їх досягненню в складі зведеного проекту “Охорона атмосфери і нормативи ГДВ по місту або населеному пункту” подаються на затвердження в органи Мінекобезпеки України та Міністерства охорони здоров’я України. Ці пропозиції попередньо погоджуються з місцевим органом державної виконавчої влади та органом місцевого самоврядування в частині строків виконання заходів по досягненню нормативів ГДВ [2].

 

2.3 Контроль за додержанням нормативів ГДВ (ТПВ)

Контроль у галузі охорони атмосферного повітря за досягненням і додержанням встановлених нормативів викидів забруднюючих речовин включає:

визначення маси викидів забруднюючих речовин за одиницю часу від даного джерела забруднення і порівняння цих показників з встановленими нормативами ГДВ (ТПВ) в складі дозволу на викид забруднюючих речовин у атмосферне повітря;

перевірку виконання плану заходів по досягненню нормативів ГДВ (ТПВ). Контроль за додержанням нормативів ГДВ (ТПВ), а також заходів по їх досягненню проводиться підприємством (виробничий контроль), та вибірковий, що здійснюється органами Мінекобезпеки України та Міністерства охорони здоров’я України, відповідно до положення про ці органи. Виробничий контроль за додержанням нормативів ГДВ (ТПВ) здійснюється відповідними підрозділами підприємств (відділи охорони природи, санітарно-промислові лабораторії і ін), спеціалізованими організаціями, які мають відповідний дозвіл на проведення зазначеного контролю, виданий органами Мінекобезпеки України та Міністерства охорони здоров’я України.

Виробничий контроль за додержанням нормативів ГДВ (ТПВ) здійнюється відповідно до плана-графіка, затвердженого в складі проекту нормативів ГДВ і передбаченого в дозволі на викид забруднюючих речовин у атмосферне повітря.

Ця Інструкція розроблена на основі законів України “Про охорону навколишнього природного середовища”, “Про підприємництво”, “Про місцеве самоврядування”, “Про систему оподаткування”, “Про державну податкову службу в Україні”, “Про відходи”, на виконання Постанови Кабінету Міністрів України від 1 березня 1999 року №303 “Про затвердження Порядку встановлення нормативів збору за забруднення навколишнього природного середовища і стягнення цього збору”.

Інструкція визначає єдиний на території України порядок обчислення і сплати збору за забруднення навколишнього природного середовища (далі – збір), а також відповідальністьплатників за достовірність даних про обсяги викидів в атмосферне повітря забруднюючих речовин, скиди забруднюючих речовин безпосередньо у водні об’єкти, розміщені відходи та за правильність обчислення, повноту і своєчасність сплати збору.

Сплата збору не звільняє його платників від сплати інших обов’язкових платежів, якщо інше не встановлено законодавчими актами України та міжнародними угодами. За цією Інструкцією обчислюються суми збору, який справляється за: викиди в атмосферне повітря забруднюючих речовин (далі – викиди) стаціонарними і пересувними джерелами забруднення; скиди забруднюючих речовин безпосередньо у водні об’єкти (далі – скиди); розміщення відходів.

Платниками збору є суб’єкти підприємницької діяльності, незалежно від форм власності, включаючи їх об’єднання, філії, відділення та інші відокремлені підрозділи, що не мають статусу юридичної особи, розташовані на території іншої територіальної громади; бюджетні, громадські та інші підприємства, установи і організації; постійні представництва нерезидентів, які отримують доходи в Україні; громадяни, які здійснюють на території України і в межах її континентального шельфу та виключної (морської) економічної зони викиди і скиди забруднюючих речовин у навколишнє природне середовище та розміщення відходів.

Якщо платник перестає функціонувати як самостійна юридична особа, то платником збору стає його правонаступник. Органи Мінекобезпеки разом з органами місцевого самоврядування або з місцевими державними адміністраціями визначають перелік платників збору за формою, наведеною в додатку 1 до Інструкції, та подають його до органів державної податкової служби до 1 грудня року, що передує звітному, а також вносять до переліку необхідні зміни до 1 числа місяця, що передує кожному кварталу. Об’єктами обчислення збору є: для стаціонарних джерел забруднення – обсяги забруднюючих речовин, які викидаються в атмосферне повітря або скидаються безпосередньо у водний об’єкт, та обсяги відходів, що розміщуються у спеціально відведених для цього місцях чи на об’єктах; для пересувних джерел забруднення – обсяги фактично використаних видів пального, в результаті спалення яких утворюються забруднюючі речовини.

Нормативи збору за забруднення навколишнього природного середовища встановлюються як фіксовані суми в гривнях за одиницю основних забруднюючих речовин та розміщених відходів і наведені в таблицях 1.1, 1.7 і 1.9 додатка 1 до Постанови Кабінету Міністрів України від 1 березня 1999 року №303 “Про затвердження Порядку встановлення нормативів збору за забруднення навколишнього природного середовища і стягнення цього збору” (далі – додаток 1 до постанови).

Ураховуючи місцеві умови, Рада міністрів Автономної Республіки Крим, обласні, Київська та Севастопольська міські ради за поданням органів Мінекобезпеки можуть збільшувати перелік видів забруднюючих речовин, на які встановлюється збір за викиди і скиди. За викиди забруднюючих речовин, які не ввійшли до таблиці 1.1 додатка 1 до постанови, слід застосовувати нормативи збору залежно від установленого класу небезпечності певної забруднюючої речовини, згідно з таблицею 1.2 додатка 1 до постанови; за викиди, на які не встановлено класів небезпечності (таблиця 1.2 додатка 1 до постанови), слід застосовувати нормативи збору залежно від установлених орієнтовно безпечних рівнів впливу, згідно з таблицею 1.3 додатка 1 до постанови; за викиди, на які не встановлено класів небезпечності (таблиця 1.2 додатка 1 до постанови) та орієнтовно безпечних рівнів впливу (таблиця додатка 1 до постанови), слід застосовувати нормативи збору як за викид забруднюючої речовини I класу небезпечності згідно з таблицею 1.2 додатка 1 до постанови.

У разі скидання забруднюючих речовин в озера, ставки та інші непроточні водні об’єкти норматив збору, який справляється за скид забруднюючих речовин у ці водні об’єкти, збільшується у 1,5 разу.

У разі захоронення забруднюючих рідинних речовин, відході виробництва та стічних вод у глибокі підземні водоносні горизонти, що не містять прісних вод, слід застосовувати норматив збору як за скид забруднюючих речовин з коефіцієнтом 10.

За розміщення відходів, на які не встановлено класів небезпечності, застосовується норматив збору як за розміщення відходів першого класу небезпечності в розмірі 55 гривень за тонну. Нормативи збору, який справляється за викиди пересувними джерелами забруднення, встановлюються залежно від виду пального та транспорту (автомобільного, залізничного, морського та річкового) Ліміти викидів, скидів забруднюючих речовин та розміщення відходів.Ліміти викидів стаціонарними джерелами забруднення визначаються для платників збору на підставі затверджених проектів нормативів гранично допустимих викидів.

Органи Мінекобезпеки встановлюють терміном на п’ять років щорічні ліміти викидів стаціонарними джерелами забруднення за затвердженою Мінекобезпеки формою і доводять їх платникам збору до 1 червня попереднього року.

Для пересувних джерел забруднення ліміти викидів забруднюючих речовин не встановлюються. Щорічні ліміти скидів у водні об’єкти загальнодержавного значення для первинних водокористувачів визначаються у дозволах на спеціальне водокористування, які видають органи Мінекобезпеки. Щорічні ліміти скидів забруднюючих речовин у водні об’єкти місцевого значення для первинних водокористувачів визначаються у дозволах на спеціальне водокористування, які видаються місцевими державними адміністраціями, а в містах обласного значення – виконавчими органами рад за погодженням з органами Мінекобезпеки. Обсяги скидів, пов’язаних з проведенням планового ремонту каналізаційних мереж і споруд, включаються до загального ліміту скидів. Обсяги та умови проведення таких скидів погоджуються з органами Мінекобезпеки. Збір, який справляється за ці скиди, нараховується як за скиди, що проводяться в межах установлених лімітів. У разі перевищення погодженого обсягу скидів та порушення умов їх проведення, пов’язаних з плановим ремонтом каналізаційних мереж і споруд, плата обчислюється як за понадлімітні скиди, а збитки, заподіяні навколишньому природному середовищу, відшкодовуються в установленому законодавством порядку. Установлення та стягнення плати, яка справляється за скиди промислових та інших стічних вод у системи каналізації, регулюється нормативно-правовими актами Державного комітету будівництва, архітектури та житлової політики . Ліміти на розміщення відходів установлюються терміном на один рік і після затвердження місцевою державною адміністрацією доводяться до власників відходів до першого жовтня поточного року. Ліміти на утворення та розміщення відходів розробляються, затверджуються і переглядаються в порядку, затвердженому постановою Кабінету Міністрів України від 3 серпня 1998 року №1218. За понадлімітні обсяги викидів, скидів забруднюючих речовин та розміщення відходів збір обчислюється і сплачується в п’ятикратному розмірі. У разі відсутності в платника затверджених у встановленому порядку лімітів викидів від стаціонарних джерел забруднення, скидів і розміщення відходів збір обчислюється і сплачується в п’ятикратному розмірі . Суми збору, який справляється за викиди стаціонарними джерелами забруднення (Пвс), обчислюються платниками самостійно щокварталу наростаючим підсумком з початку року на підставі затверджених лімітів виходячи з фактичних обсягів викидів, нормативів збору та коригувальних коефіцієнтів, наведених у таблицях 2.1, 2.2 додатка 2 до Постанови Кабінету Міністрів України від 1 березня 1999 р. №303 “Про затвердження Порядку встановлення нормативів збору за забруднення навколишнього природного середовища і стягнення цього збору” (далі – додаток 2 до постанови). Суми збору, який справляється за викиди пересувними джерелами забруднення, обчислюються платниками самостійно щокварталу наростаючим підсумком з початку року виходячи з кількості фактично використаного пального та його виду, на підставі нормативів збору за ці викиди і коригувальних коефіцієнтів. Суми збору, який справляється за скиди (Пс), обчислюються платниками самостійно що кварталу наростаючим підсумком з початку року на підставі затверджених лімітів виходячи з фактичних обсягів скидів, нормативів збору та коригувального коефіцієнта.

Суми збору, який справляється за розміщення відходів (Прв), обчислюються платниками самостійно що кварталу наростаючим підсумком з початку року на підставі затверджених лімітів виходячи з фактичних обсягів розміщення відходів, нормативів збору та коригувальних коефіцієнтів, наведених у таблицях 2.4, 2.5 додатка 2 до постанови, і визначаються за формулою Щорічні розрахунки збору на наступний рік (прогнозні) подаються платниками до органів державної податкової служби за місцем реєстрації платника за попереднім погодженням з органами Мінекобезпеки до 1 липня поточного року (додаток 2 до Інструкції). Платники щокварталу складають розрахунки збору за встановленою цією Інструкцією формою та подають до органів державної податкової служби за місцем реєстрації платника до 15 числа місяця, наступного за звітним кварталом (додаток 3 до Інструкції). За четвертий квартал звітного року розрахунок збору (остаточний розрахунок збору за звітний рік) подається платниками, з обов’язковим попереднім погодженням з органами Мінекобезпеки, до органів державної податкової служби за місцем реєстрації платника в 10-денний строк після подання платниками річної статистичної звітності про кількість викидів, скидів, розміщених відходів та використаного пального не пізніше 20 січня року, наступного за звітним (додаток 3 до Інструкції). Платники, що не складають статистичну звітність, подають річний розрахунок збору та довідку про фактичні обсяги викидів, скидів, розміщення відходів, використаного пального (додаток 4 до Інструкції) на погодження до органів Мінекобезпеки.

Погоджений розрахунок збору подається до органів державної податкової служби до 15 січня року, наступного за звітним. Приклади розрахунку сум збору, який справляється за викиди стаціонарними та пересувними джерелами забруднення, скиди та розміщення відходів, наведені в додатку 5 до Інструкції. Збір сплачується платниками щокварталу до 20 числа місяця, що настає за звітним кварталом. Платники перераховують збір за забруднення навколишнього природного середовища двома платіжними дорученнями: 30% до Державного бюджету і 70% до місцевих бюджетів. Збір розподіляється між фондами охорони навколишнього природного середовища в складі відповідних бюджетів у розмірах, установлених законодавством:

20 відсотків – до місцевих фондів охорони навколишнього природного середовища, що утворюються у складі сільських, селищних, міських бюджетів, на рахунки, що відкриваються на ім’я відповідних фінансових органів за відповідним кодом бюджетної класифікації; 50 відсотків – до місцевих фондів охорони навколишнього природного середовища, що утворюються у складі бюджету Автономної Республіки Крим, обласних бюджетів, на окремі рахунки, що відкриваються на ім’я Міністерства фінансів Автономної Республіки Крим, обласних фінансових управлінь за відповідним кодом бюджетної класифікації; 30 відсотків – до Державного фонду охорони навколишнього природного середовища, що утворюється у складі Державного бюджету України, на окремі рахунки, що відкриваються на ім’я територіальних органів Державного казначейства за відповідним кодом бюджетної класифікації.

Між Київським та Севастопольським міськими та Державним фондами збори за забруднення навколишнього природного середовища розподіляють у таких розмірах: 70 відсотків – до Київського та Севастопольського міських фондів охорони навколишнього природного середовища на окремі рахунки, що відкриваються на ім’я міських фінансових управлінь за відповідним кодом бюджетної класифікації; 30 відсотків – до Державного фонду охорони навколишнього природного середовища на окремі рахунки, що відкриваються на ім’я територіальних органів Державного казначейства за відповідним кодом бюджетної класифікації. Збір, який справляється за викиди стаціонарними джерелами забруднення, скиди та розміщені відходи в межах лімітів, зараховується на валові витрати виробництва та обігу, а за перевищення цих лімітів – справляється за рахунок прибутку, що залишається у розпорядженні платників.

Платники – фізичні особи, які є суб’єктами підприємницької діяльності, сплачують цей збір за рахунок свого доходу. Збір, який справляється за викиди пересувними джерелами, зараховується на валові витрати виробництва та обігу. Для платників – бюджетних організацій збір зараховується на видатки і передбачається в кошторисі доходів і видатків. Контроль за правильністю обчислення збору, дотриманням лімітів викидів, скидів та розміщення відходів здійснюється органами Мінекобезпеки. Контроль за своєчасністю та повнотою сплати збору здійснюється органами державної податкової служби на підставі документальних перевірок. Документальні перевірки здійснюються органами державної податкової служби разом з перевірками, які здійснюють органи Мінекобезпеки, за місцем перебування платника збору. Повернення та зарахування неправильно сплачених сум збору проводиться із відповідних фондів охорони навколишнього природного середовища згідно з законодавством України. Видача та анулювання дозволів на викиди.

Установа державної санітарно-епідеміологічної служби розглядає заяву та документи на отримання дозволу протягом 30 календарних днів з дати надходження документів та у разі відсутності зауважень готує висновок щодо видачі дозволу який надається суб’єкту господарювання.

У разі наявності зауважень документи повертаються суб’єкту господарювання з викладом їх змісту та зазначенням терміну повторного подання. Місцеві держадміністрації розглядають зауваження громадських організацій, у разі потреби організовують проведення їх публічного обговорення і протягом 30 календарних днів з дати опублікування інформації про намір суб’єкта господарювання отримати дозвіл повідомляють про це територіальний орган Мінприроди. Територіальний орган Мін природи аналізує зауваження та у разі необхідності пропонує суб’єкту господарювання нарахувати їх під час підготовки дозволу до видачі. У разі наявності зауважень документи повертаються суб’єкту господарювання з викладом їх змісту та зазначенням терміну повторного надання.

Рішення про видачу дозволу надається територіальним органом Мін природи суб’єкту господарювання та установі державної санітарно-епідемічної служби. Термін дії дозволу переглядається територіальним Мінприроди, який його видав, у разі якщо:

Ступінь забруднення атмосферного повітря зумовлює необхідність перегляду граничних значень викидів; Проводить інвентаризацію стаціонарних джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря, видів та обсягів викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря стаціонарними джерелами, пило газоочисного обладнання; Проводить цинку впливу викидів забруднюючих речовин на стан атмосферного повітря на межі санітарно-захисної зони;

Розробляє плани заходів щодо досягнення встановлених нормативів граничнодопустимих викидів для найбільш поширених і небезпечних забруднюючих речовин охорони атмосферного повітря на випадок виникнення надзвичайних ситуацій. Обґрунтовує розміри нормативних санітарно-захисних зон проводить оцінку витрат пов’язаних з реалізацією заходів щодо їх створення.

Проводить оцінку та аналіз витрат пов’язаних з реалізацією заходів щодо запобігання забрудненню атмосферного повітря

 

2.4 Розрахунок ГДВ для гарячих, холодних викидів

Значення Т (С) слід визначати приймаючи температуру повітря Т рівною його середній температурі о 13 годині найбільш спекотного місяця.

При визначенні значення Т повинні враховуватися підсмоктування повітря та охолодження викидів у випадку застосування мокрого пилота газочищення.

Для котелень, що працюють за опалювальним графіком, допускається при розрахунках приймати значення Тн рівними середній температурі повітря за самий холодний період.

Значення безрозмірного коефіцієнта набувають наступних значень для газоподібних шкідливих речовин та дрібнодисперсних аерозолів. 

Швидкість впорядкованого осідання найбільш крупних фракцій котрих не перевищує 3-5 см/ч-1,0. 

Незалежно від ефективності пиловловлюваних пилу та золи при середньому експлуатаційному коефіцієнті очищення не менше 90% – 2,0, 75% -2,5, не менше 75% або за відсутності очищення – 3,0.

Незалежно від ефективності пиловловлювальних пристроїв значення коефіцієнта приймається рівним 3.0 також при розрахунках розсіювання пилу в атмосфері для виробництв у котрих викиди пилу супроводжуються виділенням водяної пари в кількості, достатній для інтенсивної її конденсації протягом всього року зразу ж після виходу в атмосферу, а також коагуляції вологих пилових частинок.

Значення безрозмірного коефіцієнта m визначається в залежності від параметра f м с С за формулою:
M= /, де f розраховується за залежністю:
F=10 w
Значення безрозмірного коефіцієнта n визначається за наступними рівняннями в залежності від параметра
V n=3;
0,3
n=3- V>2, n=1
При цьому V визначається з виразу:
V=0.65*
Безрозмірний коефіцієнт  приймається рівним одиниці, якщо в радіусі 50 висот труб H від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1 км. В інших випадках поправка на рельєф встановлюється на підставі картографічного матеріалу, що висвітлює рельєф місцевості в радіусі 50 висот труб від джерела, але не менше 2 км.

Якщо в районі розташування джерела викидів можна виявити окремі ізольовані перепони, витягнені в одному напрямку (балки виступи греблі), то коефіцієнт  розраховується наступним чином: де визначається за таблицею в залежності від форм рельєфу, поперечні пертини котрих та безрозмірних величин n=H/h і n2=a/h. Девизначається визначається точністю до десятих, а n2 з точністю до цілих [7].
Таблиця 2.1 – Значення в залежності від n1 і n2.

Балка виступ гребінь

Прийняті позначення: H – висота джерела, h – висота (глибина) перепони, a – напівшина пасма, гребеня, балки, або протяжність бічного схилу виступу; а – відстань відстань від середини перепони (для пасма або балки), та від верхньої кромки схилу (для виступу) до джерела. Значення функції  визначається за відповідним графіком, розташуванням над поперечними перетинами вказаної форми рельєфу. Якщо джерело розташоване на верхньому плато виступу, то в якості аргумента функції  замість x /а, як показано на малюнку.

В напрямку вітру і постійна на території визначається за формулою:
ГДВ= (ГДВ-Сф) H
Де: А-коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери та визначає умови горизонтального розсіювання атмосферних домішок с мг град /г;

F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферу;

M,n – безрозмірні коефіцієнти що враховують умови виходу газоподібної суміші з отвору джерела викиду;

H – висота джерела викиду над рівнем землі, м;
T – різниця між температурами газоподібної суміші Т2,що викидається та температурою навколишнього середовища Тн С;

V1 – об’єм газоподібної суміші м3/с;
; 
де, D-діаметр отвору джерела викиду, м;

w – середня швидкість виходу газоподібної суміші з отвору джерела викиду, м. с,

 – безрозмірний коефіцієнт що враховує вплив рельєфу місцевості на розсіювання домішок;

Розрахунок ГДВ проводиться наступним чином:
Коефіцієнт А вибирається для несприятливих мете реологічних умов при котрих концентрації шкідливих речовин а атмосфері від джерела викиду сягають максимальних значень.Значення v та т визначаються шляхом технологічних розрахунків або приймаються згідно з діючими для даного виробництва нормативами.Пилоочищені викидів від шкідливої речовини, що розглядається ГДВ повинні прийматися за вмістом цієї речовини в газоподібній суміші після проходження очисних пристроїв.При розрахунку ГДВ повинні прийматися менші значення V1 та що реально сумісно спостерігається протягом року при звичайних умовах функціонування підприємства.

Н=0.5*In+In2+In3+…. In).

Тут  – коефіцієнт що враховує величину зарядного струму приймається рівним 0.85 при заряджанні акумулятора постійним струмом 0.25 – при заряджанні струмом, що спадає за величиною.

Кількість лугу, що виділяться, визначається за залежністю: Х=0.14V; Х=1.5Vh2; Де Vr, Vh2 – кількість газів та водню що виділяється з акумулятора л/год.

Особливістю лужних акумуляторів є активна взаємодія водного розчину з вуглекислим газом повітря з утворенням карбонатів. Наявність їх викликає підвищення внутрішнього опору акумуляторів. Зростання карбонатів а 2,5-3 рази порівняно з нормою знижує ємність акумуляторів на 35-40%. Нагріті газоподібні суміші. Значення гранично допустимих викидів (ГДВ), г/с для нагрітої суміші з одиночного джерела з круглим отвором або групи таких близько розташованих одиночних джерел у випадках, коли фонова концентрація суміші, що розглядається. Встановлена як незалежна від швидкості. Ефективний об’єм газоповітряної суміші V1 що викидається в атмосферу в цьому випадку визначається за формулою
V=DLDW\ (L+D);

Для джерела квадратним устям ефективний діаметр, дорівнює довжини квадрата. Значення ГДВ для випадку викидів з одиночного аераційного ліхтаря визначається за формулою:

ГДВ=ГДВ\s;

Де ГДВ – значення ГДВ розраховане за рівнянням (4.36); або (4.45); при D=Dе, та V1=v1е, 

Значення Dе для випадку аераційного ліхтаря знаходиться за залежністю:
De=2L*v1/ Lw+v1
Значення V визначається за формулою:
V=П*De/4*w;
Безрозмірний коефіцієнт s визначається за рівнянням:
S= 1+0.45L/x/ 1=0.45L/x+0.1 (L/x);
Холодна газоподібна суміш. Величина ГДВ для випадку холодної суміші за всіх інших умов, однакових з розглянутими вище визначається за формулою:
ГДВ= (ГДВ-С) *Н*8V/A*FA*m*n*;
Залежність значень коефіцієнта А від розташування джерела така ж, які у випадку нагрітих викидів. Безрозмірний коефіцієнтвизначається за виразами (4.40-4.42) в залежності від значення параметра V, що розраховується за формулою:
V= 1.3 w*d/H
Якщо різниця температур Т (С) близька до нуля або при розрахунках за виразом параметр f перевищує 100 м с С, то для таких викидів ГДВ розраховується так само, як і для холодних викидів оскільки початкове перегрівання Т не справляє суттєвого впливу на початкове піднімання факела та розсіювання викидів в атмосферу.
Джерела з прямокутним устям. Величина ГДВ для випадку викидів з джерела з прямокутним устям визначається залежностями, але при D=De, V1=V1e. При цьому ефективний діаметр устя джерела De визначається за формулою:

De=2L*b/L+b

Одиночне джерело котрого викидається суміш шкідливих речовин постійного складу з сумарною шкідливою дією. Для одиночного джерела з котрого викидається суміш постійного складу шкідливих речовин з сумарною шкідливою дією, спочатку визначається допоміжна речовина – сумарний ГДВ= ГДВс, приведений до викиду однієї з речовин.

Для цього у вказаних виразах потрібно використати ГДК цієї шкідливої речовини. Після цього з врахуванням складу викиду викидів визначається ГДВ окремих речовин.

Група N одиночних джерел різної висоти, розташованих поряд. Визначення сумарного ГДВ для груп N одинарних джерел різної висоти розташованих поряд, також визначається за рівняннями, або викидається з усіх джерел, м/с). Загалом розрахунок ГДВ для близько розташованих один від одного джерел (однакових точкових), не відрізняється від розрахунку ГДВ для одинарних джерел.

Багато ствольна труба. У випадку багато ствольної труби величина в зі всіх стволів розраховується наступним чином:
ГДВ=ГДК-Сф/q+d (qm–qm)
При викиді шкідливих речовин М=1 та діаметрі устя джерела D, що відповідає його ефективному діаметрі De, котрий визначається за виразом:
De= (2+N) /3*D,
Об’єм газоповітряної суміші V, м/с, при цьому відповідає її ефективному об’єму, що розраховується за залежністю.

Безрозмірний коефіцієнт d1 визначається залежністю:
D1=L–D/d2H–D,
Де L – середня відстань між центрами устів стволів, м,
D – діаметр устя окремого ствола м
D2 – безрозмірний коефіцієнт, що визначається за рівнянням
D2= 0.2* [0/3* (V/u) *+0.17* (V/u) 3],
В залежності від значень f, V, u, котрі визначаються з виразів (4.39), (4.43), (4.46), (4.62-4.64), (4.79), за параметрами викидного ствола.

Визначення тимчасово погодженого викидів та розрахунок поля концентрації для випадку одиночного джерела.
Значення тимчасово погоджених викидів (ТПВ) вибирається таким чином, щоб максимум приземної концентрації См був мінімальним врахуванням конкретного викиду та несприятливих погодних умов.
Величина максимальної приземної концентрації шкідливих речовин від одиночного (точкового) джерела з круглим устям для викидання нагрітої газоподібної суміші за несприятливих метеорологічних умов визначається наступним чином:
См= А*F*m*n*/H2
Де М – кількість шкідливої речовини, що викидається в атмосферу за одиницю часу г/с;
Всі інші позначення – ті ж, що і в попередньому розділі при встановлені тимчасово погоджених викидів.
Для визначення величини См необхідно розрахувати наступні параметри:
Відстань, на котрій досягається максимальна концентрація См, шо позначається як:
Хм=d*H;
F>2:
X=5-F/4*d*H;
При викидані нагрітої газоповітряної суміші безрозмірний коефіцієнт визначається за наступними виразами:
При Vm d= 4.95*Vm (1+0.28*
При Vm>2 d=7*
Значення небезпечної швидкості вітру um на рівні флюгера (приблизно 10м від землі), при котрій має місце найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі См визначається за співвідношенням:
При Vm<0.5 Um=0.5;
При 0.5<V<2 um=Vm
При Vm>2 U=Vm (1+0.12
Розподіл найбільших значень приземної концентрації С від точкового джерела в залежності від хта у при несприятливих умовах стратифікації (для хне=хм, уне=um) визначається за виразом:
С=СмнS1 (x/xmd) *S2 (y/x);
Де Смн – максимальна концентрація при несприятливих умовах стратифікації та швидкості вітру u;
Xmd – відстань від джерела, на котрій досягається ця концентрація.
Значення Смн та хмд визначаються через См та хм зі співвідношень:
Cmd= rCm;
Xmd=xm;
При цьому вважаємо, що початок системи координат знаходиться в площині (х, у), в горизонтальній підстилковій поверхні та співпадає з проекцією джерела на цю площіную Вісь х орінтована за напрямком вітру, а вісь у скерована перпендикулярно до осі х.
Безрозмірна величина г визначається в залежності від відношення u/um за наступними рівняннями:
Максимальна концентрація См для аераційного ліхтаря, що досягається при вітрі вздовж осі факела, визначається за виразом:
См=См*S;
Де См – максимальна приземна концентрація суміші від точкового джерела.
Розрахована за рівняннями при D=De, що визначається за відношенням та V1 за S3 – знаходиться за залежністю.
Максимальна концентрація См для араційного ліхтаря, що досягається при вітрі вздовж осі факела, визначається виразом:
См= СмоS3;
Де Смо – максимальна приземна концентрація суміші від точкового джерела, розрахована за рівняннями при D=De, що визначається за відношенням. У випадку довільного напрямку вітру при розрахунку концентрації речовини, що викидається з аераційного ліхтаря довжиною L в точці, розташованій на віддалі х від його центру, ліхтар розбивається на N однакових ділянок кожна з котрих замінюється одинарним джерелом, що знаходиться в центрі ділянки. Значення N знаходиться з виразу і округляється до найближчого більшого цілого числа:
N1= 5*L
Для кожного з одинарних джерел значення приземної максимальної концентрації шкідливих речовин См визначається за рівнянням:
См= См/N;
Відстань хм на котрій досягається максимальна концентрація шкідливих речовин См визначається за співвідношенням:
Хм=хм;
Небезпечна швидкість вітру um визначається з рівності:
Um=um;
Значення См мг/м3 хм м та uм м/с приймаються рівними відповідно максимальній швидкості вітру um для одиночного точкового джерела з круглим устям діаметром Д та об’ємом газоповітряної суміші Ve що викидається. Визначення ГДВ та ТПВ для окремого джерела. При визначенні ГДВ та ТПВ для окремого джерела слід встановити його зону впливу.
Радіус цієї зони приблизно оцінюється найбільше з двох значень х та при цьому х відповідає віддалі на котрій С складає приблизно 5% від См. Величина х2 визначається як віддаль починаючи з котрої С<0.05ГДК, де См та С задається виразами. Значення х2 знаходять графічно як розв’язок рівняння:
S (x2/xm) =0.05ULR/См
Визначення максимальної концентрації суміші при викиді через багато ствольну трубу. Значення максимальної концентрації суміші См при викиді через багато сторону трубу.
См=См+D (См-См)
Відповідні значення віддалі хм та небезпечна швидкість вітру um при котрих досягається максимальна концентрація визначається за залежностями.
При викидані нагрітої газоподібної суміші безрозмірний коефіцієнт визначається за наступним виразами:
При викиданні нагрітої газоповітряної суміші безрозмірний коефіцієнт визначається за наступними виразами:
При Vm<2 d= 4.95*Vm (1+0.28*)
При Vm>d=7
Значення небезпечної швидкості вітру u нарівні флюгера приблизно 10 м від землі), при котрій має місце найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі См визначається за співвідношенням:
При Vm<0.5 um+0.5, При 0.5< Vm<2 u=V

При Vm>2 u=V (1+0.12)
Розподіл найбільших значень приземної концентрації С від точкового джерела в залежності від х та у при несприятливих умовах стратифікація (для х=хм, у=um) визначається за виразом:
С=Смн*S (x/Xmd) *S (Y/X),
Де, Смн – максимальна концентрація при несприятливих умовах стратифікації та швидкості вітру u; Хмд-відстань від джерела на котрій досягається ця концентрація. Значення Смн та хмд визначаються через См та хм зі співвідношень:
C= rCm, Хмд = хм.
При цьому вважаємо що початок системи координат знаходиться в площині (х, у) в горизонтальній поверхні та співпадає проєкцією джерела на цю площину. Вісь х орієнтована за напрямком вітру, а вісь н скерована перпендикулярно до осі х. Безрозмірна величина r визначається взалежності від відношення um за наступними рівняннями:
Хм=хм+d (хм-хм);
Uм=um+d1 (um-um);
Де См – максимальна концентрація шкідливої речовини, що визначається при значеннях параметрів викиду для одного ствола та викиді М, що є рівним сумарному викиду зі всіх стволів;
Хм та um відповідно віддаль на котрій спостерігається максимальна концентрація шкідливих речовин См та небезпечна швидкість вітру ум при параметрах викидів для одного ствола.
См-максимальна концентрація суміші, мг/м3, шо визначається при викиді М, що є рівним сумарному викиду з усіх стволів, і значення D, що розраховується виразом. Об’єм газоподібної суміші V, що викидається за залежністю х та uм – відповідно віддаль на котрій спостерігається максимальна концентрація См та небезпечна швидкість вітру, що визначається за залежностями при D=D V1=V, безрозмірні коефіцієнти d1 та d2 визначаються виразами.
У випадку коли См+Сф (де Сф – фонова концентрація) значно перевищує ГДК і необхідно знизити значення См до деякого значення См при знайденому ТПВ необхідно проаналізувати з рахунок яких параметрів викиду, в тому числі і висоти труби, можна досягти зниження концентрації викидів. За несприятливих метеорологічних умов коли викиди із забрудненнями можуть бути шкідливими для здоров’я населення підприємства повинні знизити викиди шкідливих речовин. Сучасні вимоги до якості та ступеня очищення викидів досить високі. Способи очищення викидів в атмосферу віл шкідливих речовин можна об’єднати наступні групи:
очищення викидів від пилу та аерозолів шкідливих речовин.
Очищення викидів від газоподібних шкідливих речовин. Зниження викидів атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згорання.
Зниження забруднення атмосфери при транспортуванні навантажені і вивантажені сипких вантажів.
Для очищення викидів від шкідливих речовин використовуються механічні, фізичні, хімічні комбіновані методи.
Фізичні методи базуються на використані електричних та електростатичних полів охолодження конденсації кристалізації, поглинання.
Фізико-хімічні базуються на принципах сорбції, абсорбції, адсорбції, хемосорбції), коагуляції, та флотації.
Гравітаційні пилоочисні камери працюють за принципом зниження швидкості і руху газів до рівня, коли пил та частки рідини осідають під впливом сил ваги. Гравітаційні пилоосаджувальні камери – це порожнинна або з полицями коробка з бункером для збирання пилу.
Інерційні сепаратори працюють на принципі різкої зміни напрямку потоку газів.
Циклонні сепаратори працюють на принципі використання відцентрового ефекту. Відокремлення твердих частинок в них відбувається під дією відцентрованої сили. Практично використовуються наступні типи циклонних сепараторів:
Горизонтальні пиловловлювачі, котрі працюють за принципом надання газам вихороподібного кругового руху за допомогою вертушки. Ступінь очищення повинен визначатися за кожною забруднюючою речовиною. Ступінь очищення поділяється на проектний та фактичний, а за рівне на максимальний та експлуатаційний.
Для оцінки забезпеченості підприємств очищеним в часі використовується коефіцієнт забезпеченості технологічних процесів газоочищенням: 
Км=Тг/Тмо;
Де Тмо-час роботи технологічного обладнання;
Тг-час роботи газоочисних установок [8].
Додаток

 

 

МЕТОДОЛОГІЧНІ І ОРГАНІЗАЦІЙНІ ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ ГРАНИЧНО ДОПУСТИМИХ СКИДІВ ЗАБРУДНЮЮЧИХ РЕЧОВИН

Скид зворотних вод у водні об’єкти є одним із видів спеціального водокористування і здійснюється на основі дозволів, які видаються у встановленому порядку органами Мінекоресурсів України.

Основними катерогіями зворотних вод для яких встановлюються величини ГДС речовин, є:

а) стічні води: господарсько-побутові ,промислові (включаючи виробничі, теплообмінні, шахтні, кар’єрні та ін.), виробничо0побутові (у населених пунктах – міські), з рибогосподарських ставків, тваринницьких ферм;

б) дренажні води;

в)скидні води.

Величини ГДК розробляються і затверджуються для діючих і проектуємих підприємств-водокористувачів. При цьому, незалежно від асимілюючої здатності водного об’єкта, призначувані ГДС повинні задовольняти рівню очищення, що може бути досягнуто при застосуванні типового способу очищення стічних вод для розглянутої категорії стічних вод.

Для діючих підприємств розробка величин ГДС може здійснюватися як самим підприємством-водокористувачем, так і на його прохання проектною чи науково-дослідною організацією, тимчасовим творчим колективом. Якщо фактична якість скидання діючого підприємства менше розрахункового ГДС, то за якість ГДС приймається фактична якість стічних вод.

Величини ГДС проектуємих і споруджуваних (реконструйованих) підприємств визначаються в складі проектів будівництва (реконструкції) цих підприємств. Якщо при перегляді чи уточнені раніше встановленого ГДС виявиться, що проектне скидання споруджуваного (реконструйованого) підприємства менше розрахункового ГДС, то в за ГДС приймається проектне скидання.

Басейновий принцип встановлення ГДС речовин застосується в таких випадках:

а) для водокористувачів ділянки басейну річки або водойми в межах області (основний варіант), де розгляд і затвердження ГДС проводиться єдиними контролюючими органами і при цьому передбачається дотримання норм якості води в створах на кордоні областей;

б) для водокористувачів басейну в цілому при розробці басейнових екологічних програм, а також міждержавних басейнових екологічних програм, де враховується необхідність дотримання заданих норм якості води в прикордонних створах.

Якщо величини ГДС речовин розраховуються без застосування басейнового принципу і відсутня достовірна інформація про фонову якість води або ж остання за даними спостережень гірша за нормативну, то дотримання норм якості води в контрольних створах водних об’єктів може бути гарантовано лише за умови встановлення ГДС речовин, виходячи з перенесенням норм якості природних вод безпосередньо на зворотні води. При цьому істотно зростають сумарні витрати водокористувачів на водоохоронні заходи, оскільки у випадку відсутності інформації не повністю використовується асимілююча спроможність водних об’єктів і в обох випадках включається можливість отриманого розподілу допустимих величин скидів нормованих речовин між водокористувачами басейну.

Величини ГДС речовин встановлюються в грамах на години ( г/год).

Розробка, обґрунтування та встановлення ГДС речовин включає такі етапи.

Етап 1. Підготовка вихідних даних для розрахунку ГДС речовин.

Етап 2. Правове та методичне обґрунтування схеми і моделі розрахунку ГДС речовин.

Етап 3. Визначення розрахункових розмірів та розробка проекту (розрахунок) ГДС речовин.

Етап 4. Визначення величин ТПС речовин, оцінка водоохоронної ефективності досягнення ТПС і ГДС речовин.

Етап 5. Розробка пропозицій до плану заходів щодо досягнення ГДС речовин, підготовка документів-проектів ГДС,ТПС речовин і плану заходів.

Етап 6. Узгодження і затвердження документів.

2.Методика екологічної оцінки якості поверхневих вод суші і естуаріїв України

Розрахунок величин ГДС речовин у водний об’єкт із зворотними водами виконується з урахуванням:

а) норм якості води і ГДК речовин у воді водного об’єкта в лімітую чому контрольному створі;

б) фонової якості води водного об’єкта до місця впливу випуску зворотних вод;

в) витрат, складу і режиму надходження зворотних вод за період дії встановлених ГДС речовин;

г) впливу на водний об’єкт на ділянці від місця випуску зворотних вод до лімітуючого контрольного створу інших випусків зворотних вод, господарських факторів;

д) ступеню змішування зворотних вод з водою водного об’єкту на ділянці від місця їх випуску до лімітуючого контрольного створу;

е) кратності розбавлення зворотних вод водою водного об’єкта в зоні їх початкового змішування у лімітуючому контрольному створі;

є) природного самоочищення вод від речовин, що надходять, на ділянці від місця випуску зворотних вод до лімітуючого контрольного створу. (Процеси самоочищення враховуються, якщо вони достатньо вираженні, а їх закономірності достатньо вивченні ).

Для розрахунку величин ГДС речовин використовується сукупність фактичних або розрахункових вихідних даних, що включає: гідрографічні, морфометричні, розрахункові гідрологічні і гідрохімічні характеристики водних об’єктів у розрахункових ( контрольних, фонових, гирлових і т.д.) створах, коефіцієнти не консервативності у воді водних об’єктів;

– розрахункові кількісні і якісні характеристики основних генетичних складових стоку, що формуються на ділянках басейну між суміжними створами: природної складової (підземного живлення та поверхневого стоку с природних територій водозабору ), поверхневого стоку з промислово-житлових (забудованих) і сільськогосподарських (орних) територій;

– фактичні і задані (проектні) або розрахункові витрати і склад скиданих зворотних вод, спрацьованої води водосховищ і ставків, перекидуваного стоку, витрати водозаборів;

– місця розташування водокористувачів та інших господарських впливів на водні об’єкти по гідрографічній мережі, вимоги водокористувачів до якості води;

– техніко-економічні характеристики реалізованих, тих, що плануються, і можливих водоохоронних заходів.

Величини ГДС визначаються для всіх категорій водокористувачів як добуток максимальної за годину витрати стічних вод qmax (м/год.) на припустиму концентрацію забруднюючої речовини С_гдс (г/м³). При розрахунку умов скидання стічних вод спочатку визначається значення С_гдс, що забезпечує нормативну якість води в контрольних створах. ГДС визначається відповідно по формулі:

 

ГДС=g_max∙C_гдс ,

де g_max– максимальна витрата за годину, (м³/год.);

С_гдс– гранична концентрація забруднюючої речовини,(г/м³).

Розрахунок С_гдс ведуть у тому випадку, якщо виконується умова С_ф<С_гдк. У випадку якщо С_ф>С_гдк С_гдс=С_гдк.

Основна розрахункова формула для визначення С_гдк без обліку не консервативності речовин має вид:

С_гдк=n(С_гдк-С_ф)+С_{ф ,}

де С_ф – фонова концентрація забруднюючої речовини у водотоці вище випуску стічних вод,г/м³;

С_гдс – гранично допустима концентрація забруднюючої речовини у воді водотоку,г/м³;

n – кратність загального розведення стічних вод у водотоці, дорівнюється добудку кратності початкового розведення n_н на кратність основного розведення n_о:

n=n_н∙n_о ,

З урахуванням не консервативності забруднюючої речовини розрахункова формула має вид:

С_гдк =n(С_гдк∙е^-kt-С_ф) +С_ф ,

де k – коефіцієнт не консервативності, 1/добу,

e – експонента, е=2,71;

t – час добігання скиду до контрольного створу, розташованого на відстані 500м:

t= ,

де V_p – швидкість потоку ,м/с.

 

3.Методика розрахунку кратності розведення

Початкове розведення стічних вод враховується для напірних зосереджених випусків, що розсіюють, у водоток при виконанні умов V_ст≥4V_p і абсолютних швидкостях витікання струмення з випуску

V_ст = ,

де S – площа живого перетину потоку:

 

S= ,

де d_Т – діаметр головки труби:

d_T= _,

де – діаметр забруднюючого струменя;

– відносний діаметр струменю:

,

де – швидкість по осі струменя, м/с;

m=V_p/V_cт – співвідношення швидкостей потоку і витікання струменя стічних вод.

Для з’ясування застосовності цієї формули в розглянутому випадку m≤0,25.

Початкове розведення визначається залежністю [3]:

n_H= ,

У випадку якщо величина d перевищує глибину ріки, то спостерігається стиснення струменя стічних вод на початку розрахункової ділянки. Для цього випадку, використовуючи номограму мал. 1.1, знаходимо поправочний коєфіцієнт .Тоді:

n_нс= ,

 

де Н – середня глибина на розглянутій ділянці водотока, м.

Відстань від створу випуску до замикаючого створу зони початкового розведення (Х_н) обчислюється по залежності:

Х_н= ,

Подальший розрахунок розведення ведеться, як уже говорилося, за кіцево-різницевою схемою. Перетин забрудненого струменя наприкінці зони початкового розведення схематизується як квадратне, а концентрація забруднюючих інгредієнтів по всьому цьому перетині приймається однакової і дорівнює С_сті= .Відповідно до розміру претину призначається розмір і число розрахункових кліток і виконується розрахунок по викладеній нижче методиці.

Кратність основного розведення визначається по формулі:

n_o= ,

де С_max – максимальна концентрація забруднюючої речовини на відстані 500 м від місця скидання, г/м³;

С_ф – фонова концентрація забруднюючої речовини у водотоці, г/м³;

– концентрація речовини в замикаючому створі зони початкового розведення, г/м³.

Розрахунок кінцево-різницевої схеми ведеться по формулі:

.

 

4.Розрахунок кратності розведення за плоскою задачею

Обчислюється умовна площа поперечного переріза S у місці впадання в ріку:

S= ,

де r – радіус забрудненого струменя, м.

Потім визначають ширину забрудненого струменя потоку – b у початковому створі:

b= ,

Відповідно до величини b призначається ширина розрахункової клітки :

,

де В – ширина ріки, м.

Визначається кількість кліток по ширині забрудненого струменя потоку – n_заг.:

.

Кількість клітинок по ширині ріки (n_общ.) визначається як:

.

Далі розрахункова ділянка водотоку поділяється поперечними і подовжніми лініями, що відстоять одна від іншої відповідно на і . Розмір визначається по формулі:

.

де D – коефіцієнт турбулентної дифузії, м²/з;

D=0.02

де g – прискорення вільного падіння, м/с^2;

С – коефіцієнт Шези (м/с);

М – коефіцієнт, що залежить від С;

При 10<C<60 M=0.7C+6

C>60 M=48=const.

Добуток МС має розмірність м/с².

Кількість кліток по довжині розглянутої ділянки визначається по формулі:

N_дов=

При розрахунку турбулентної дифузії розглянуту частину потоку поділяють на клітки зі сторонами ∆Х, ∆Z, одержуючи, таким чином, розрахункову сітку. Клітки, що попадають у струмінь припливу стічних вод у початковому поперечнику, заповнюються числами, що виражають концентрацію С_СТ, інші клітки – числами, що виражають природну концентрацію забруднюючої речовини в річці (С_ф, в окремому випадку це може бути нульова концентрація)

Кратність основного розведення розраховують для однієї речовини.

Література

1.          Болин Б. Круговорот углерода. /Биосфера. – М.:Мир, 1972.-С. 91-104.

2.          Бондарев Л.Г. Роль растительности в миграции минеральных веществ в атмосфере. // Природа.,1981, № 3, С.86-90.

3.          Войткевич Г.В. Бактерии и состав атмосферы. – М.: Издательство МГУ, 1984, 272с.

4.          Гаррелс Р.М. Круговорот углерода, кислорода и серы в течении геологического времени. – М.: Наука, 1975 – 48с.

5.          Делвич К. Круговорот азота. /Биосфера. – М.:Мир, 1972.-С. 105-119.

6.          Добровольский В.В. Основы биогеохимии. Учебн. пособие для геогр., биол., геолог., с-х спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1998. –413с.

7.          Добродеев О.П., Суетова И.А. Живое вещество Земли. М.: Издательство МГУ, 1986.

8.          Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы. – М.: Наука, 1984.- 199с.

9.          Ковальский В.В. Геохимическая экология. – М.: Наука, 1974.- 289с.

10.      Ковда В.А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком. /Биогеохимические циклы в биосфере. – М.: Наука, 1976. – С.19-35.

11.      Лейн А.Ю., Иванов М.В. Глобальные биогеохимические циклы элементов и влияние на них деятельности человека. //Геохимия. 1976, № 8, С.1252-1277.

12.      Френд Дж.П. Циклы серы в природе. //Химия нижней атмосферы. //Под ред. С.Расула.- М.: Мир, 1976. –С. 223-251.

13.      zacon. rada.gov.ua документ, редакцiя вiд 06.06.2002

14.      Ukrlegal.com www.yur–info.org.ua

15.      Постанова кабінету міністрів “ Порядок встановлення нормативів збору за забруднення навколишнього природного середовища і стягнення цього збору” від 1березня 1999 року №-303

16.      Постанова кабінету міністрів “ За понадмірні обсяги викидів збір обчислення і сплачування в 5 розмірі” від 3 серпня 1998 року №-1218

17.      Апостолюк С.О. Джигерей В.С. // Промислова екологія –

18.      Київ “Знання” – 2005

19.      Некос // Нормування антропогенного навантаження – Київ ”Знання” – 2005