stringtranslate.com

Ассимиляционная способность

Ассимиляционная способность — это способность загрязняющих веществ поглощаться окружающей средой без вредных последствий для окружающей среды или тех, кто ее использует. [1] Естественное поглощение окружающей средой достигается путем разбавления , рассеивания и удаления посредством химических или биологических процессов . [1] Термин ассимиляционная способность использовался взаимозаменяемо с экологической емкостью, принимающей емкостью и поглощающей емкостью. [2] Он используется в качестве периметра измерения в гидрологии , метеорологии и почвоведении для различных сред, примеры которых включают: озера, реки, океаны , города и почвы. Ассимиляционная способность — это субъективное измерение, которое количественно определяется правительствами и учреждениями, такими как Агентство по охране окружающей среды (EPA) окружающей среды в руководящих принципах. [3] [4] Использование ассимиляционной способности в качестве руководящего принципа может помочь в распределении ресурсов, одновременно снижая воздействие на организмы в окружающей среде. [5] Эта концепция сопряжена с несущей способностью , чтобы способствовать устойчивому развитию городских регионов. [1] Эффективность ассимиляционной способности подвергалась критике из-за двусмысленности ее определения, что может сбивать с толку читателей, а также ложных предположений о том, что небольшое количество загрязняющих веществ не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. [6]

Диаграмма ассимиляционной способности

Гидросфера

Океанские волны
Крик (Буффало, Вайоминг, США)

Ассимиляционная способность в гидрологии определяется как максимальное количество загрязняющих веществ, которое водоем может естественным образом поглотить, не превышая при этом нормативы и критерии качества воды. Это определяет концентрацию загрязняющих веществ, которые могут оказать пагубное воздействие на водную флору и фауну и людей, которые ее используют. [4] [7] Самоочищение и разбавление являются основными факторами, влияющими на общую величину ассимиляционной способности водоема. [1] Оценки нарушений ассимиляционной способности фокусируются на здоровье водных организмов, чтобы предсказать избыток загрязняющих веществ в водоеме. Разбавление является основным способом, которым водоемы снижают концентрацию загрязняющих веществ до уровней ниже их ассимиляционной способности. [1] Это означает, что водоем, который движется быстро или имеет большой объем воды, будет иметь большую ассимиляционную способность, чем медленно движущийся поток.

Прибрежные и морские

Прибрежные и морские среды будут иметь гораздо большую ассимиляционную способность из-за больших объемов воды, создающих гораздо больший коэффициент разбавления . Загрязняющие вещества, добавляемые в области, потребуются в гораздо больших объемах, чтобы превысить ассимиляционную способность и создать вредные негативные последствия для водной жизни. Однако океаны часто являются конечной точкой для многих загрязняющих веществ, что приводит к большому накоплению загрязняющих веществ. По оценкам, « ежегодно в море» в Западной Австралии попадает 270 тонн азота . [2]

Реки

Реки имеют большое значение для мониторинга, поскольку они являются основным местом стока с сельскохозяйственных предприятий. Это приводит к большим изменениям в их первоначальных условиях. Сельскохозяйственный сток содержит большое количество загрязняющих веществ, включая фосфор и азот . Когда фосфор добавляется в реку, происходит эвтрофикация, что приводит к быстрому производству водорослей, производство которых ранее было ограничено количеством фосфора в воде. [8] Эти водоросли имеют высокую биохимическую потребность в кислороде и сокращают доступный кислород для других водных организмов . Необходим тщательный мониторинг ассимиляционной способности рек, чтобы остановить эвтрофикацию, которая может привести к потере многих водных организмов.

Атмосфера

Атмосфера Земли

Ассимиляционная способность атмосферы определяется как максимальная нагрузка загрязняющих веществ, которая может быть добавлена ​​без ущерба для ее ресурсов. Метеорологи рассчитывают ассимиляционную способность через атмосферу, используя коэффициент вентиляции или через потенциал загрязнения. [9] Коэффициент вентиляции рассчитывается путем умножения высоты смешивания (высоты, на которой происходит интенсивное смешивание газов) на среднюю скорость ветра . [1] [9] Атмосферные концентрации быстро изменяются по мере перемещения газов из-за ветра, конвекционного потока и рассеивания газов. Потенциал загрязнения определяется путем расчета концентрации загрязняющих веществ и сравнения ее с приемлемыми пределами. [9] Этот способ расчета учитывает текущий уровень загрязняющих веществ и оценивает, сколько еще можно добавить, чтобы достичь ассимиляционной способности. Диоксид серы (SO2 ) , оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2 ) , а также взвешенные твердые частицы (SPM) являются важными загрязняющими веществами для измерения. Высокая концентрация диоксида серы может вызвать кислотный дождь , который повреждает структуры и увеличивает кислотность почв и водоемов. Высокая концентрация оксида азота и диоксида азота может вызвать фотохимический смог, который оказывает неблагоприятное воздействие на людей с ослабленными легкими. Высокая концентрация взвешенных частиц может всасываться легкими в кровоток и вызывать пневмонию . [10]

Использование для определения управления окружающей средой

Ассимиляционная способность используется в качестве руководства по мониторингу устойчивого роста городских регионов. Ассимиляционная способность позволяет правительствам понять, насколько сильное давление испытывает регион. Работа в рамках ассимиляционной способности означает, что регионы будут строиться с учетом будущей стабильности. «Исследование ассимиляционной способности разрабатывает конкретное научное моделирование для поддержки и помощи муниципалитетам и другим законодательным органам в прогнозировании последствий землепользования». [11]

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах законодательство об ассимиляционной способности как руководство по максимальному количеству загрязняющих веществ, которые могут быть добавлены в водоемы, исходит от каждого отдельного штата и от агентства по охране окружающей среды. [12] Ассимиляционная способность - это количественно полезная концепция, кодифицированная в Законе о чистой воде и других законах и нормативных актах, которая не связана с восприятием экологического кризиса . Ассимиляционная способность конкретно относится к способности водоема поглощать компоненты, не превышая определенную концентрацию, такую ​​как целевой показатель качества воды . Цели качества воды устанавливаются и периодически пересматриваются регулирующими органами, такими как Агентство по охране окружающей среды (EPA), для определения пределов качества воды для различных целей, которые включают здоровье человека, а также другие экологически важные функции, среду обитания диких животных , орошаемое земледелие и т. д. Например, если целевой показатель качества оросительной воды для соли составляет 450 мг/л общего количества растворенных твердых веществ, ассимиляционная способность водоема будет представлять собой количество соли, которое может быть добавлено в воду таким образом, чтобы ее концентрация не превышала 450 мг/л.

Индия

Индия использует ассимиляционную способность в управлении землей, водой и воздухом. [1] [9] Хотя каждая из стран имеет в значительной степени различающиеся ассимиляционные способности из-за различий в типах загрязняющих веществ и различий в разбавлении, дисперсии и химическом и биологическом распаде в различных средах.

Сравнение с вместимостью

Ассимиляционная способность была подвергнута критике относительно ценности, которую она добавляет как инструмент для создания руководящих принципов в гидрологии. Существует большая двусмысленность в определении, поскольку оно субъективно. Был поставлен под сомнение, какие именно утверждения, например, означает ли вред для водных организмов «гибель отдельных организмов, уничтожение пищевых цепей или изменение схем потоков энергии». [6] Непоследовательность в ассимиляционной способности привела к тому, что термин был ограничен Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) и Агентством по охране окружающей среды (EPA). Аккомодационная способность используется для обозначения «скорости, с которой отходы могут быть добавлены в водоем таким образом, чтобы окружающая концентрация загрязняющих веществ поддерживалась ниже уровней, которые оказывают неприемлемое биологическое воздействие». [13] Аккомодационная способность была предложена для устранения двусмысленности, поскольку ее использование было более четко определено в количественных числах.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefg Кханна, П.; Рам Бабу, П.; Суджу, М. (1999). «Пропускная способность как основа устойчивого развития на примере Национального столичного региона в Индии». Progress in Planning . 52 (2): 101–166. doi :10.1016/s0305-9006(99)00004-5. ISSN  0305-9006.
  2. ^ ab Masini, R. J; Cary, J. L; Simpson, C. J; McComb, AJ (1995). «Влияние света и температуры на фотосинтез умеренных лугообразующих морских трав в Западной Австралии». Aquatic Botany . 49 (4): 239–254. Bibcode :1995AqBot..49..239M. doi :10.1016/0304-3770(94)00432-l. ISSN  0304-3770.
  3. ^ Goyal, P; Anand, S; Gera, BS (2006). «Исследования ассимиляционной способности и рассеивания загрязняющих веществ для города Гангток». Atmospheric Environment . 40 (9): 1671–1682. Bibcode : 2006AtmEn..40.1671G. doi : 10.1016/j.atmosenv.2005.10.057. ISSN  1352-2310.
  4. ^ ab Агентство по охране окружающей среды США (EPA) (2015). "Обзор общих максимальных суточных нагрузок (TMDL)". US EPA . Получено 29-06-2020 .
  5. ^ Кэрнс-младший, Дж. (1998). «Ассимиляционная способность – ключ к устойчивому использованию планеты». Журнал «Стресс и восстановление водных экосистем » . 6 (4): 259–263. doi :10.1023/a:1009902127556. ISSN  1386-1980. S2CID  195219452.
  6. ^ ab Stebbing, ARD (1981). "Ассимиляционная способность". Marine Pollution Bulletin . 12 (11): 362–363. Bibcode : 1981MarPB..12..362S. doi : 10.1016/0025-326x(81)90403-3. ISSN  0025-326X.
  7. ^ Парк, К.; Аллаби, М. (2017). «Словарь окружающей среды и охраны природы». Oxford Reference . doi :10.1093/acref/9780191826320.001.0001.
  8. ^ Нил, К.; Джарви, Х. П. (2005). «Сельское хозяйство, сообщество, эвтрофикация рек и Рамочная директива по водным ресурсам». Гидрологические процессы . 19 (9): 1895–1901. Bibcode : 2005HyPr...19.1895N. doi : 10.1002/hyp.5903. ISSN  0885-6087. S2CID  129462273.
  9. ^ abcd Манджу, Н; Балакришнан, Р; Мани, Н. (2002). «Исследования ассимиляционной способности и рассеивания загрязняющих веществ для промышленной зоны Манали». Атмосферная среда . 36 (21): 3461–3471. Bibcode :2002AtmEn..36.3461M. doi :10.1016/s1352-2310(02)00306-0. ISSN  1352-2310.
  10. ^ Maynard, R. L; Waller, RE (1996). «Взвешенные частицы и здоровье: новый свет на старую проблему». Thorax . 51 (12): 1174–1176. doi : 10.1136/thx.51.12.1174 . ISSN  0040-6376. PMC 472758 . PMID  8994511. 
  11. ^ Управление по охране региона озера Симко (LSRCA). «Исследование ассимиляционной способности — Управление по охране региона озера Симко». www.lsrca.on.ca . Получено 29.06.2020 .
  12. ^ Бахадори, А; Вуталуру, ХБ (2010). «Простая функция типа Аррениуса точно предсказывает концентрации насыщения растворенным кислородом в водных системах». Безопасность процессов и защита окружающей среды . 88 (5): 335–340. doi :10.1016/j.psep.2010.05.002. ISSN  0957-5820.
  13. ^ Питер, Г.; О'Коннор, Т. (2019), «Утилизация и мониторинг океана», Утилизация отходов в океанах , Routledge, стр. 12–25, doi : 10.4324/9780429267246-2, ISBN 978-0-429-26724-6, S2CID  213381057