4 Моделирование функционирования фитопланктона и фшхшерифитона

127 4.6.3. Моделирование функционирования фитопланктона и фшхшерифитона В уравнениях баланса массы фито и зоопланктона учитываются процессы роста массы фитопланктона за счет процессов фотосинтеза и выедаение фитопланктона зоопланктоном и уменьшение функционирующей массы за счет смертности. Уравнение баланса массы для обобщенного вида фитопланктона имеет вид: Q dCp (4.6.3.1) где СфОВ - концентрация фитопланктона в поверхностном стоке; F - фотосинтез; D - дыхание; S - смертность фитопланктона; С^К - выедание фитопланктона зоопланктоном. На каждом участке реки имеются определенные условия для развития перифитонных сообществ. Площадь, занятая перифитоном, задается как доля площади дна. В некотором смысле такой подход учитывает и развитие перифитона на донных макрофитах. : 128 5. Оценка воздействия на атмосферу Атмосфера повсеместно подвержена антропогенному воздействию, негативные последствия которого, зависящие от множества различных факторов, проявляются в изменении химического состава атмосферного воздуха и глобальном потеплении. Эти изменения оказывают отрицательное влияние на растительность, животный мир, здоровье и жизнедеятель­ность человека. Экологическое состояние атмосферного воздуха определяется целой системой показателей, которые основываются на оценке степени загрязнения воздуха различными веществами и соединениями, возникающими благодаря выбросам в атмосферу от промышленных и транспортных источников. В 204 городах, где проживает 62% городского населения России, среднегодовые концентрации вредных веществ в атмосфере выше стандарта ПДК, 38% общей численности населения городов испытывают кратковременное воздействие высокого уровня загрязнения воздуха от залповых и аварийных выбросов (Стандартный индекс там более 10). СИ > 10 - Абакан, Ангарск, Архангельск, Александровск-Сахалинский, Байкальск, Барнаул, Березняки, Бийск, Благовещенск, вся Амурская область, вся Башкирия, Братск, Владикавказ, Выборг, Екатеринбург, Златоуст, Ижевск, Иркутск, Казань, Комсомольск-на-Амуре, Красноярск, Магадан, Москва, Нижний Новгород, Новодвинск, Норильск, Ростов-на-Дону, Санкт-Петербург, Саратов, Стерлитамак, Томск, Тула, Улан-Удэ, Хабаровск, Челябинск, Череповец, Южно-Сахалинск, Якутск. Многие города имеют очень высокий средний уровень загрязнения воздуха (ИЗА>14), в том числе: Архангельск, Екатеринбург, Иркутск, Кемерово, Красноярск, Липецк, Магадан, Москва, Мытищи, Новосибирск, Норильск, Ростов-на-Дону, Самара, Саратов, Тольятти, Хабаровск, Челябинск. Наблюдения за уровнем загрязнения воздуха в городах проводятся территориальными управлениями по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидромета. Сеть мониторинга загрязнения воздуха охватывает 284 города. Станции расположены в жилых районах, а также вблизи автомагистралей и в крупных промышленных районах. 129 5.1. Параметры загрязнения воздуха qc - средняя концентрация примеси в воздухе; qm - наибольшая наблюдаемая концентрация примеси в воздухе из данных подфакельных наблюдений или из данных наблюдений с недостаточной достоверностью, полученных при п<200, где п - число наблюдений; g - повторяемость в % разовых концентраций примеси в воздухе выше ПДК данной примеси; gj - то же выше 5 ПДК; т, - число случаев разовых концентраций, превышающих 10 ПДК; ПДКмр - максимальная разовая предельно допустимая кон­центрация; ПДКсс - среднесуточные ПДК [36]. 5.2. Концепция Предельно Допустимых Концентраций. Концентрации максимальные, разовые (по С.П.Конакову) Нормирование содержания вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест основывается, прежде всего, на экспериментальном определении порога их обонятельного ощущения. Величины эти получили наименование максимальных разовых предельно допустимых концентраций -ПДКмр и нормируются по рефлекторным реакциям, пре­имущественно по запаху. Вещества, обладающие запахом или раздражающим свойством, исследуются на добровольцах в условиях краткосрочных опытов с целью определения порога запаха, раздражающего и рефлекторного действия. Эти исследования выполняются в условиях «слепого» опыта с использованием специальных установок с динамическим дозированием изучаемых веществ в цилиндры, через которые доброволец свободно дышит. Для изучения рефлекторного действия используются также методы, позволяющие регистрировать сдвиги в функциональном состоянии центральной нервной системы (ЦНС). Чувствительным методом 130 регистрации таких сдвигов является изучение биопотенциалов коры головного мозга. С помощью электроэнцефалографии было показано, что рефлекторные реакции, появляющиеся при концен­трациях, близких к пороговым, протекают по типу ориентировочного рефлекса. В результате исследований на добровольцах устанавливаются пороговые и подпороговые концентрации. Для обоснования ПДК учитываются не средние пороговые и подпороговые концентрации для группы, а концентрации для наиболее чувствительных лиц. Результаты изучения резорбтивного действия на животных используются для обоснования ПДКсс, а исследования на добровольцах - для установления ПДКмр. При их обосновании используется принцип «узкого места» или лимитирующего показателя. Представляется целесообразным кратко изложить принципы определения и «физическое содержание» понятия ПДКмр. Были проанализированы материалы по определению порога запаха около 80 веществ, что послужило основой к установлению их максимальных разовых ПДК в атмосферном воздухе. Порог обонятельного ощущения изучали минимально на 11-12 и максимально на 25-30 волонтерах. Число исследованных концентраций, в которое входила пороговая и подпороговая по неспецифическому запаху, было также различно и составляло от 3 до 12. Диапазон указанных концентраций, включая несколько первых со стопроцентными положительными ответами, колебался от 2 до 20 и в отдельных случаях до 25-35 раз. При ограничении диапазонов исследованных концентраций, например, с минимальным стопроцентным положительным ответом и минимальной (подпороговой по неспецифическому запаху) концентрацией из общего числа изученных, видим, что он составляет от 2 до б раз [37]. Если проанализировать распределение порогов запаха всех участников по группам, окажется, что в зависимости от чувствительности к запаху исследованного вещества, его выраженности, может быть от 2 до 7 групп, пороги запаха которых различаются в 1,1-2, а иногда в 3-4 раза. На базе полученного материала был сделан вывод, что уровни порогов специфического 131 запаха анализируемых веществ укладываются в промежуточные значения между минимальным стопроцентным положительным ответом для всех участников и порогом неспецифического запаха для группы наиболее чувствительных лиц, эти значения могут различаться максимально в 3-7 раз. Пороговые концентрации по специфическому и неспецифическому запахам по группам лиц различаются в 40% случаев в 1,05-1,25 и в 45% случаев в 1,26-1,5 раза (преимущественно в 1,1-1,5 раза), иногда максимально в 2,6-3 и 3,6-4 раза (ацетофенон и пиридин). Способность обонятельного анализатора различать предъявляемые концентрации определяется значением перехода от одной концентрации к другой, который составляет 1,25-2,5 (чаще 1,5). Следует учитывать, что используемые современные химические методы выявления веществ в атмосферном воздухе позволяют определять концентрации веществ с точностью ±10-25%. В экспериментальную установку, состоящую из двух смесителей и двух нюхательных цилиндров объемом около 1 л каждый, подается наружный очищенный воздух со скоростью 20 л/мин. В один из цилиндров с помощью переключения кранов вводят вещество исследуемой концентрации. В соответствии с требованиями статистической обработки, предъявляемыми к выборке с минимальным объемом, подбирают 20-30 волонтеров, не имеющих изменений в состоянии органов обоняния и полости носа; добровольцы предварительно за 2 - 3 дня до начала ис­следований знакомятся с запахом исследуемого вещества. Экспериментатор начинает свои исследования с явно «пахнущей» концентрации, которая безошибочно с одного-двух вдохов определяется или всеми, или не менее чем 85% наблюдаемых. Если на предъявляемую концентрацию получено в первый день 100% правильных положительных ответов, то переходят к исследованию второй концентрации, которая примерно в 1,5 раза ниже первой. При получении положительных ответов у всех лиц в пределах 80-85% результаты определений обрабатываются графическим методом пробит-анализа. 132 Графическую обработку материалов производят следующим образом. Положительные ответы (%) всех участвующих в определении наносят на ординату графика, которая является пробитами с соответствующими на пробитой сетке логарифму концентраций. Описанная методика определения и графической обработки результатов исследования порогов обонятельного ощущения вещества позволяет получить объективные сопоставимые данные, что обуславливает повышение научной обоснованности и надежности принимаемых нормативов. Вместе с тем, методика не отвечает и не может отвечать на главный практический вопрос: какому уровню положительных . ответов (%) должно соответствовать численное значение ПДКмр. Многие ведущие специалисты предлагают принимать за ПДКмр концентрации, при которых положительный ответ дают 16% испытуемых. Однако эта точка зрения оспаривается другими специалистами. Определение ПДКмр как рефлекторного 20-30-минутного показателя не содержит указаний на допустимую частоту достижения и неизбежного по статистическим законам ее превышения. Между тем ясно, что при достаточно частом повышении 20-30-минутных концентраций даже до уровня ПДКмр среднегодовые концентрации могут оказаться выше среднегодовых ПДК. Опираясь на зависимость «концентрация - время», М.А. Пинигиным с сотрудниками была определена допустимая частота достижения ПДКмр, а следовательно, и ее неизбежного превышения. Ниже приводится зависимость частоты превышений от отношения ПДКмр и ПДКсс. ПДКмр/ПДКсс=20; 10; 6; 4; 2, частота превышения, 99,7; 99; 97; 95; 90%. В тех случаях, когда вещество не обладает или обладает слабо выраженным рефлекторным действием, считается целесообразным для целей контроля качества атмосферного воздуха также устанавливать ПДКмр, руководствуясь средним соотношением между разовыми и среднегодовыми концентрациями равным 10. Из приведенных данных, в 133 частности, следует, что для диоксида серы с отношением ПДК 0,5:0,05 = 10. превышение ПДКмр возможно в 1% случаев. Для диоксида азота с отношением ПДК 0,085:0,04=2 превышение допускается уже в 10% случаев. Хочется обратить внимание читателей на следующее обстоятельство. Словосочетание «предельно допустимая максимальная» ассоциируется с некоторым абсолютным пределом, превышение которого чревато серьезными последствиями. Между тем, как показано выше и записано в согласованных Минздравом России «временных указаниях», ПДКмр таким пределом не являются и без вреда для населения могут превышаться в зависящем от вида соединений числе случаев, например, в 5% случаев. Существенно важно подчеркнуть, что указанные выше превышения ПДК распространимы только на обусловленные топливопотребляющими установками выбросы диоксида серы и оксидов азота, т. е. выбросы, концентрации которых подчиняются логнормальному закону распределения. Это положение ни в коем случае не может распространяться на залповые выбросы. 5.3. Комплексный показатель загрязнения атмосферного воздуха Все виды ПДК относятся к отдельным веществам. Между тем в атмосферном воздухе может присутствовать от одного до сотни токсичных соединений. Проблема комбинированного действия химических веществ достаточно сложна. Ответная реакция организма на такое воздействие может развиваться по трем направлениям: усиление эффекта (синергизм), т. е. превышение реакции, вызванное действием каждого из веществ смеси; ослабление эффекта (антагонизм), т.е. ответная реакция будет меньше эффекта, вызванного любым веществом смеси; независимое действие, когда ответная реакция будет соответствовать действию каждого отдельного вещества или ведущему из них. 134 Синергизм может характеризоваться простым суммированием, т.е. эффект удваивается при наличии двух веществ, утраивается при наличии трех веществ и т.д. Частным случаем суммирования эффекта является эффект неполной суммации. Наблюдаются случаи, когда эффект увеличивается больше, чем при простом суммировании. Такие случаи синергизма называют потенцированием эффекта. Трудность оценки комбинированного действия состоит в том, что при разном уровне воздействующих концентраций ответная реакция может протекать по разному типу. Эти особенности комбинированного действия вызвали необходимость выполнения специальных исследований в диапазоне концентраций и для комбинации загрязнителей, наиболее часто встречающихся в атмосфере населенных мест. Накопленный опыт свидетельствует, что комбинированное действие атмосферных загрязнений с одинаковым лимитирующим признаком, как правило, характеризуется эффектом простого суммирования. Поэтому предложено оценку комбинированного действия вести по формуле: .1) - С,. =Z где С. - концентрация j-ro вещества в воздухе, ПДК. - предельно допустимая концентрация j-ro загрязняющего вещества. Если сумма долей q обнаруженных концентраций, отнесенная к их ПДК, не превышает единицы, то степень загрязнения атмосферного воздуха с учетом суммации биологического действия загрязнителей не превышает гигиенических нормативов. В случаях потенцирования, которые пока распространяются только на хлор, принимают q = 0,8. Перечень смесей атмосферных загрязнений, для которых должна учитываться суммация биологического действия при совместном присутствии, внесен в санитарное законодательство и используется для гигиенической оценки степени загрязнения атмосферного воздуха на стадии предупредительного и текущего санитарного надзора. Под факелом изолированной газовой КЭС 135 мы имеем дело только с оксидами азота. На изолированной мазутной КЭС к ним добавляются оксиды серы и угольная зола. Надо иметь в виду, что в природе существуют угли с повышенным содержанием соединений хлора. То же относится к пока редкому для нас топливу - твердым бытовым отходам. В обоих случаях необходимо определять содержание хлора в отходящих газах. В городах и промышленных районах с энергетическими объектами и развитой химической промышленностью этот список пополняется десятками наименований вредных, преимущественно органических, соединений. Совместное присутствие конкретных сочетаний поименованных в нормативах Минздрава России соединений лимитируется правилом суммации. Однако беспредельное увеличение вредных веществ, охватываемых правилами суммации, не может не оказывать влияния на качество атмосферного воздуха. Актуальность проблемы оценки комбинированного действия химических соединений, загрязняющих окружающую среду, общеизвестна. Достаточно указать, что в реальных условиях химическое загрязнение является многокомпонентным. Многообразие состава смесей веществ обусловливает различие задач, которые приходится решать при оценке комбинированного действия. В одних случаях определяют наиболее опасные и ведущие компоненты сложных смесей, в других - тип комби­нированною действия, в третьих - то и другое вместе и т. д. Определение характера (типа) комбинированного действия проводится прежде всего в тех случаях, когда компоненты смеси имеют гигиенические регламенты содержания в той или иной среде при изолированном поступлении в организм. Характер комбинированного действия учитывается при гигиеническом обосновании допустимого содержания смеси вещества в окружающей среде, оценке степени ее загрязнения, планировании и осуществлении природоохранных мероприятий. Оценка характера комбинированного действия весьма важна и для дальнейшего совершенствования единого гигиенического нормирования факторов окружающей среды, в частности для 136 разработки методов установления их максимальной допустимой и определения реальной нагрузки воздействия на человека. Несмотря на определенные достижения гигиены в решении проблемы оценки характера комбинированного действия химических соединений, современные потребности практики в научно обоснованных рекомендациях по указанным вопросам удовлетворяются далеко не полностью. По мнению многих исследователей, это связано, прежде всего, с методическими трудностями гигиенической оценки комбинированного действия вредных веществ, в связи с чем за последние годы предложено значительное число различных приемов оценки указанного дей­ствия. Результирующий гигиенический эффект как величина, зависящая от многих причин (концентраций и доз, времени воздействия и др.), является недостаточно надежным количественным критерием для установленного типа (характера) комбинированного действия вещества. Главная трудность в том, что, как правило, кривая зависимости эффекта от уровня воздействия имеет S-образный характер. Согласно этой кривой, повышение концентрации (дозы) одного вещества или смеси ве­ществ не ведет к пропорциональному увеличению эффекта, что может существенно искажать оценку характера (типа) комбинированного действия в зависимости от того, в какой области кривой выявляются изменения эффектов. В связи с этим можно полагать, что понятие «характер комбинированного действия» должно быть иным, чем приведенные выше, о чем свидетельствует и сама нелепая установка гигиенической оценки характера комбинированного действия: обеспечение безопасно­сти для здоровья человека окружающей среды при совместном присутствии в ней нескольких веществ. Указанная цель фиксирует внимание исследователей не на степени изменения эффекта при сохранении уровней веществ в окружающей среде, а на степени изменения этих уровней таким образом, чтобы все реакции организма оставались в пределах их «нормы». Следовательно, при гигиенической оценке характера комби­нированного действия решающее значение имеет не степень 137 изменения эффекта, а степень изменения изоэффективных или биологических эквивалентных концентраций (именно таковы ПДК веществ в смеси по сравнению с таковыми при изолированном действии). Таким образом, при формулировании понятия «характер комбинированного действия» следует иметь в виду не только возможную нелинейную зависимость эффекта от концентраций как отдельных веществ, так и смесей, но и саму цель гигиенической оценки этого действия. Поэтому представляется, что характер комбинированного действия отражает степень изменения токсичности и опасности (или токсикометрических параметров) веществ в смеси по сравнению с их изолированным действием. Количественно характер комбинированного действия оценивается по тому, насколько должна измениться концентрация каждого вещества в смеси, чтобы: их суммарная концентрация была изоэффективна определенной (среднесмертельной, пороговой) концентрации каждого'вещества в отдельности. Излагаемые ниже инструктивно-методические рекомендации утверждены Минздравом и предназначены для органов санитарно-эпидемиологических служб (СЭС) для гигиенической оценки загрязнения воздуха населенных мест. Методика базируется на данных натурных стационарных и маршрутных 20-минутных измерений, осуществляемых службами Росгидромета и Минздрава России. В качестве среднесуточной принимается среднеарифметическое значение концентраций, измеренных в течение суток, или концентрация в полученной при непрерывном отборе пробе в течение 24 часов. Под среднемесячной понимается среднеарифметическое из среднесуточных концентраций за этот месяц. Под среднегодовой - среднее всех 365-суточных или 12-месячных усредненных концентраций. Фактическое загрязнение атмосферы воздуха городов и населенных пунктов оценивается по 5-балльной шкале: I - допустимое загрязнение; 138 II - умеренное; - слабое; -сильное; - очень сильное. Загрязнение I степени является безопасным для здоровья населения. При загрязнении II - V степеней вероятность возникновения неблагоприятных эффектов возрастает с увеличением степени загрязнения. Результирующее загрязнение атмосферы при одновременном присутствии нескольких вредных веществ оценивается по так называемому комплексному показателю Р, учитывающему характер комбинированного воздействия веществ и их класс опасности:

Похожие:

	Зачетное задание №1 Бородиной Ирины Михайловна, 5 курс фф06-24с трофометаболические... Трофометаболические взаимодействия зоо и фитопланктона в проточной лабораторной системе		Моделирование расписаний: участок дороги с односторонним движением Курсовой проект Структура и параметры эффективности и качества функционирования смо
	Прибытие в аэропорт Лабораторная работа № Моделирование функционирования алу при выполнении операции сложения/вычитания над числами с фиксированной точкой...		Энциклопедия мудрецов, мистиков и магов Лабораторная работа № Моделирование функционирования алу при выполнении операции сложения/вычитания над числами с фиксированной точкой...
	Первая в Центральной Азии видеопрограмма «Моделирование успеха» ...		В. Г. Баула Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования Лабораторная работа № Моделирование функционирования алу при выполнении операции сложения/вычитания над числами с фиксированной точкой...
	Инструкция по установке 5 Инструкция по использованию программного обеспечения 6 Лабораторная работа № Моделирование функционирования алу при выполнении операции сложения/вычитания над числами с фиксированной точкой...		Участие ппс кафедры в научных симпозиумах, конференциях, семинарах... Лабораторная работа № Моделирование функционирования алу при выполнении операции сложения/вычитания над числами с фиксированной точкой...
	Отчет по проекту №2 2/5309 «Моделирование процессов функционирования... Аналитической ведомственной целевой программы “Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)”		Оао "Гирооптика", С. Петербург. Полунатурное моделирование функционирования бпла Исследуется полунатурная модель работы беспилотного летательного аппарата (бпла), построенная на основе математической модели пространственного...
	Тема урока: «Моделирование юбки» Моделирование – создание новой выкройки путем внесения изменений в выкройку основу		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Моделирование окружающего мира Моделирование в среде графического редактора.(практика)
	Отчет о результатах функционирования особых экономических зон за... Российской Федерации от 10 июня 2013 г. №491 «Об утверждении правил оценки эффективности функционирования особых экономических зон»...		Математическое моделирование термически нагруженных конструкций котельных агрегатов Специальность: 05. 13. 18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
	Урока по технологии и информатике в 5 классе по теме «Моделирование... Создать условия для изучения понятия «Моделирование», рассмотреть художественный вид моделирования		Сплайновое моделирование Если нет очень сложным, поэтому начинающим пользователям обязательно рекомендую попрактиковаться в создании простых сплайнов. В части...