Практическое занятие № 1

1. Выбрать верный ответ

1. На рисунке показан скелет млекопитающего. Формирование такого рода опорного скелета считается приспособлением к ________________________ среде жизни. Почему. Отчет пояснить.

• почвенной

• наземно-воздушной

• организменной

• водной

2. Лимитирующим фактором для живых организмов в водной среде жизни является …

• количество кислорода

• освещенность

• температура

• плотность

3. Температурный фактор является одним из наиболее значимых в природе. На рисунке изображен график зависимости численности колорадского жука от температуры окружающей среды. Укажите:

• диапазон температур для зон угнетения;

• температуру, оптимальную для данного вида;

• пределы выносливости вида;

• диапазон температур зоны оптимума.

4. Последовательная смена биоценозов, возникающая на одной и той же территории, называется …

• флуктуацией

• колонизацией

• сукцессией

• стадией

5. Преобразование солнечной энергии в экосистеме начинают организмы, занимающие _______________ трофический уровень пищевой цепи и характеризующиеся как _________________. (укажите не менее двух вариантов ответа)

• продуценты

• второй

• консументы

• перый

2. Расчет миграции загрязняющих веществ в атмосфере

Одним из основных путей ограничения негативного влияния на биосферу является нормирование (установление норм) допустимых уровней воздействия на отдельные экосистемы и компоненты всей биосферы. В соответствии со Статьей 19 Основы нормирования в области охраны окружающей среды Федерального закона № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»:

1. Нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности.

2. Нормирование в области охраны окружающей среды заключается в установлении нормативов качества окружающей среды, нормативов допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, иных нормативов в области охраны окружающей среды, а также нормативных документов в области охраны окружающей среды.

В соответствии со Статьей 23 «Нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов» № 7-ФЗ нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов устанавливаются для стационарных, передвижных и иных источников воздействия на окружающую среду субъектами хозяйственной и иной деятельности исходя из нормативов допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, нормативов качества окружающей среды, а также технологических нормативов.

При невозможности соблюдения нормативов допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов могут устанавливаться лимиты на выбросы и сбросы на основе разрешений, действующих только в период проведения мероприятий по охране окружающей среды, внедрения наилучших существующих технологий и (или) реализации других природоохранных проектов с учетом поэтапного достижения установленных нормативов допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов.

Предельно допустимые концентрации химических (включая радиоактивные) и биологических веществ и микроорганизмов в атмосфере, воде и почве являются в настоящее время главными нормативами качества ОС.

В качестве определяющего показателя вредности в воздушной среде принята направленность биологического действия вещества: рефлекторная или резорбтивная.

Рефлекторное (органолептическое) действие ‑ это реакция рецепторов верхних дыхательных путей ‑ ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т. п. Указанные эффекты возникают при кратковременном (остром) воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК (ПДК_мр). Принято, что в этом случае длительность воздействия вещества на организм составляет не более 20 мин.

Резорбтивное (токсическое) действие ‑ это возможность развития общетоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности его вдыхания (т. е. хроническое действие). С целью предупреждения развития резорбтивного действия ПДК устанавливаются среднесуточная (ПДК_сс) и среднесменная (ПДК_см). В этом случае длительность воздействия вещества составляет 24 и 8 ч соответственно.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны ‑ это максимальная концентрация вредного вещества, которая при ежедневной (кроме выходных) работе в течение 8 ч и не более 40 ч в неделю в течение всего трудового стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Для большинства веществ ПДК_рз являются максимально разовыми (ПДК _мр). Для высококумулятивных веществ наряду с максимальными установлены также значения и среднесменных ПДК_см.

Для воздуха на территории предприятия (промплощадке) считается допустимым присутствие вредных веществ максимальной концентрацией не более 30 % от их допустимой концентрации в рабочей зоне. Это позволяет использовать атмосферный воздух вне производственных помещений для вентиляции рабочих зон внутри их.

Предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе ‑ это максимальная концентрация вредного вещества в атмосфере, отнесенная к определенному времени усреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, а также не влияет на окружающую среду в целом (ГОСТ 17.2.1.04-77 Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. Термины и определения).

Норматив предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферу – это допустимая масса выброса вещества в единицу времени (г/с или т/г), создающая с учетом перспектив развития расположенных рядом предприятий и рассеивания вещества в атмосфере приземную концентрацию, не превышающую его ПДК для населения, растительного и животного мира, если нет иных, более жестких экологических требований или ограничений (с усреднением в любой 20-минутный период времени).

В настоящее время норматив ПДВ устанавливается для:

‑ каждого источника загрязнения отдельно;

‑ группы или совокупности источников загрязнения объекта (предприятия, промплощадки, населенного пункта и т. п.) в целом;

‑ каждого индивидуального вещества отдельно;

‑ каждой группы веществ, обладающих эффектом суммации.

При этом исходят из требования, что максимальное содержание вредного вещества С_m в любом месте приземного слоя атмосферы (0-2 м от поверхности земли) с учетом его фоновой концентрации С_ф не должно превышать нормы качества воздуха, т. е.

С_max + С_ф ≤ ПДК

Метод расчета концентраций в атмосферном воздухе веществ С, содержащихся в выбросах предприятий, основан на модели рассеивания веществ в атмосфере, изложенной в «Общесоюзном нормативном документе ОНД-86». Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД-86 (утв. Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды 4 августа 1986 г. N 192). Методикой определяется алгоритм расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Указанный расчет применяется при проектировании предприятий, а также при нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий.

Методика предназначена для расчета приземных концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли, а также вертикального распределения концентраций и не распространяется на расчет концентраций на дальних (более 100 км) расстояниях от источников выброса.

Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе опасной скорости ветра.

Модель учитывает состояние атмосферы (т. е. метеорологические условия) в месте расположения предприятия, характер местности (особенности рельефа), физические свойства выбросов, параметры источника выбросов и т. д.

Работа по установлению нормативов начинается с инвентаризации выбросов загрязняющих веществ – систематизации сведений о распределении источников на территории, составе и количестве выбросов.

Федеральным законом от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране ОС» введено положение (статья 23, п. 3), согласно которому «...при невозможности соблюдения нормативов допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов могут устанавливаться лимиты на выбросы и сбросы на основе разрешений, действующих только в период проведения мероприятия по охране окружающей среды, внедрения наилучших существующих технологий и (или) реализации других природоохранных проектов, с учетом поэтапного достижения установленных нормативов выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов».

Проект нормативов лимитов на выбросы и сбросы – временно согласованного выброса согласовывается с территориальными органами Государственного экологического контроля в сфере охраны атмосферного воздуха и санитарно эпидемиологического надзора.

На основании утвержденных нормативов ПДВ в установленном порядке выдается разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу, взимается плата за загрязнение.

Способ расчет основан на законах турбулентной диффузии, учитывающих состояние атмосферы, расположение предприятия, характер местности, физические свойства выбросов, параметры источников выброса и т. д.

Рисунок 1 ‑ Распределение приземной концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на оси факела выброса из точечного источника

Согласно указаниям ОНД-86 для случая загрязнения атмосферы выбросами одиночного точечного источника расчет выполняется в соответствии с использованием следующих зависимостей:

1. Максимальное значение приземной концентрации (в двухметровом слое над поверхностью земли) вредного вещества С_max (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии X_max (м) от источника и определяется по формуле:

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы. Значение данного коэффициента соответствует неблагоприятным метеоусловиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферно воздухе максимальна (обычно А = 160 для условий Европейской территории РФ и Урала севернее 52° с.ш.);

M – масса вредного вещества. выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с. значение мощности выброса следует относить к 20-30 минутному осреднению;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника над уровнем земли, м;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. Его значение определяется на основе картографического материала (η =1÷4). В случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η =1;

H – высота источника выброса над уровнем земли, м. В зависимости от высоты источники подразделяются на:

• высокие, H≥50 м;

• средние, Н =10÷50 м;

• низкие Н = 2÷10 м;

• наземные, Н ≤ 2 м.

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с;

ΔT – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси T_г и температурой окружающего воздуха T_в, С°. Температура окружающего воздуха T_в принимается равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНИиП 23.01-99, температура выбрасываемой газовоздушной смеси T_г берется из действующих для данного производства технологических нормативов

2. Расход газовоздушной смеси V₁, м³/с, определяется по формуле:

В случае выброса газовоздушной смеси из источника с прямоугольным устьем(из шахты) в расчетах принимается D = D_э (м), где D_э эквивалентный диаметр устья, определяемый по формуле:

где L – длина устья, м; b – ширина устья, м.

3. Для безразмерного коэффициента F, учитывающего скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе принимается:

• для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) – 1;

• для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных выше) выбирают из условий:

Таблица 1 – Значение коэффициента F, учитывающего скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе для мелкодисперсных аэрозолей

Степень очистки	F
Выше 90 %	2
От 75 % до 90 %	2,5
Менее 75 % и без очистки	3

4. Коэффициенты m и n определяются в зависимости от параметров f, V_m, V’_m и f_с.

где ω₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; D – диаметр устья выброса, м.

Коэффициент m определяется по формулам:

Коэффициент n определяется по формулам:

5. Значение опасной скорости и_м (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м, в случае f < 100 определяется по формулам:

 при 

6. Расстояние X_max (м) от источника выброса, на котором приземная концентрация вредного вещества С_max (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения зависит от коэффициента F, учитывающего скорость оседания частиц в атмосфере и при F ≥2 определяется по формуле:

где где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

При f > 100 или T  0 значение d находится по формулам:

При опасной скорости ветра U_м приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле

,

где S₁ ‑ безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и коэффициента F по рисунку (см. Рисунок 2)

Рисунок 2

или по формулам:

Прогноз загрязнения атмосферы воздуха для веществ, содержащихся в выбросах предприятий, производится на основе расчета концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли. в качестве критериев в основном принимаются максимально разовые предельно допустимые концентрации (ПДК), от носящиеся к 20-минутному интервалу. При этом

С_max + С_ф ≤ ПДК.

ПДК загрязняющих веществ в таблице (см. Таблица 2 – ПДК ЗВ).

Таблица 2 – ПДК ЗВ

ЗВ	ПДК максимально разовая мг/м3	Класс опасности	Сф
Азота (IV) диоксид	0,2	3	0,03
Азота (II) оксид	0,4	3	0,02
Ангидрид сернистый	0,5	3	0,06
Сероводород	0,008	2
Углерода оксид	5,0	4
Фториды газообразные	0,02	2
Зола	0,5

Задание: 1.Произвести расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника, данные для расчета взять из таблицы (см. Таблица 3 - Данные для расчета).

Таблица 3 ‑ Данные для расчета

№ вар-та	ЗВ	М выброса, г/с	Высота дымовой трубы, H	Диаметр устья трубы D, м	А	η	Температура газовоздушной смеси Тг, С°	Температура окружающего воздуха, Тв, С°	Скорость выхода газовоздушной смеси ω0, м/с
	Диоксид серы	12	35	1,2	160	1	125	25	7
	Диоксид серы	12	40	1,2	160	1	130	26	7
	Диоксид серы	12	45	1,3	160	1	135	27	7
	Диоксид серы	12	50	1,3	160	1	140	28	8
	Диоксид серы	12	55	1,4	160	1	125	30	8
	Выброс окислов азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,2	25	1,2	160	1	125	25	6
	Выброс окислов азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,2	30	1,2	160	1	130	26	6
	Выброс окислов азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,2	35	1,3	160	1	135	27	7
	Выброс окислов азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,2	40	1,3	160	1	140	28	7
	Выброс окислов азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,2	45	1,4	160	1	125	30	7
	Диоксид серы	14	35	1,2	160	1	125	25	6
	Диоксид серы	14	40	1,2	160	1	130	26	6
	Диоксид серы	14	45	1,3	160	1	135	27	7
	Диоксид серы	14	50	1,3	160	1	140	28	7
	Диоксид серы	14	55	1,4	160	1	125	30	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,3	25	1,2	160	1	125	22	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,3	30	1,2	160	1	145	21	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,3	35	1,3	160	1	150	20	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,3	40	1,3	160	1	155	21	8
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,3	45	1,4	160	1	140	18	8
	Диоксид серы	13	35	1,2	160	1	125	22	7
	Диоксид серы	13	40	1,2	160	1	145	21	7
	Диоксид серы	13	45	1,3	160	1	150	20	8
	Диоксид серы	13	50	1,3	160	1	155	21	8
	Диоксид серы	13	55	1,4	160	1	140	18	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,4	30	1,2	160	1	125	25	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,4	40	1,2	160	1	130	26	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,4	45	1,3	160	1	135	27	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,4	50	1,3	160	1	140	28	7
	Окислы азота (в пересчете на двуокись азота NO2)	0,4	55	1,4	160	1	125	30	7

2. Произвести расчеты и заполнить таблицы Результаты расчета (Таблица 4Таблица 5):

Таблица 4

V1, м3/с	f	Vm	V’m	fс	m	n	Опасная скорость ветра um	d	Сmax, мг/м3	Xmax, м

Таблица 5

х, м	х/хм	S1	С	х, м	х/хм	S1	С
50				800
100				900
200				1000
300				1200
400				1300
500				1400
600				1500
700				1600

3. Построить график рассеяния:

4. Дать прогноз загрязнения атмосферы. В качестве критерия принять максимально разовые предельно допустимые концентрации (ПДК).

С_max + С_ф ≤ ПДК.

5. Рассчитать допустимую степень воздействия на воздушный бассейн.

Показателем, определяющим допустимую степень воздействия на воздушный бассейн, является предельно допустимый выброс ПДВ, который для одиночного источника с круглым устьем может быть рассчитан по формуле: