Томский межвузовский центр дистанционного образования

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра программного обеспечения вычислительной

техники и автоматизированных систем

Контрольная работа

по дисциплине «Экология»

(Учебное пособие «Экология»,

автор Г.В. Смирнов, А.Г. Карташев,

Г.Г. Зиновьев, В.В. Воскресенский, 2000 г.)

Выполнил:

студент ТМЦДО

гр.: з-367-26б

специальности 220400

Ковалева Лилия Олеговна

30 июня 2005 г.

г. Норильск

2005 г.

Вариант 19

1. Логистический рост популяции. Привести примеры.

В основе логистического уравнения заложено предположение, что снижение скорости удельного роста r связано с численностью N следующим образом: .

По мере возрастания численности эта скорость при достижении предельной для данной среды численности К становится равной нулю: если N=K, то . Логистическое уравнение нагляднее всего записывается в дифференциальной форме , где - константа экспоненциального роста, который мог бы наблюдаться при N=0, т.е. в начальный момент увеличения численности.

В связи с тем, что такой рост популяции наблюдается очень часто, логистическое уравнение, которое его описывает, позволяет судить о закономерностях этого процесса.

2. Основные факторы биологического загрязнения вод.

Биологическое загрязнение. Случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов, как правило, имеет негативные последствия при массовом размножении пришлых видов. Особенно опасными источниками загрязнения могут быть предприятия промышленного биосинтеза, в сбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов.

Сброс в воды рек и морей органических веществ, способных к брожению, вызывает сильное бактериологическое заражение воды, что служит причиной распространения таких заболевания, как гепатит, холера, тиф, дизентерия и другие кишечные инфекции.

Наибольший вклад в загрязнение вод органикой вносят сточные воды, сбросы предприятий пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности. Так, целлюлозно-бумажный комбинат средней мощности, сбрасывая воду, богатую глюцидами, которые очень быстро сбраживаются, создает такой же уровень загрязнения, что и город с 500-тысячным населением.

3. Выполнить практические работы №1 и №2. Ваш вариант в указанных работах №19.

Практическая работа № 1

Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха.

Предприятие: «ТОПАЗ»

1. Характеристики предприятия:

№ в-та	Условное название предприятия, загрязняющее вещестьво	Высота трубы, м	Диаметр устья трубы, м	Температура ГВС,	Выброс загрязняющего вещества, г/с
1	2	3	4	5	6
19	«ТОПАЗ»	27	1,2	97
	диоксид углерода				3,1
	окислы азота				2,2
	свинец				1,4
	фенол				2,5

2. Определение максимальной концентрации вредных веществ в атмосфере:

Расчет максимальной концентрации загрязняющего вещества в воздухе выполняется в соответствии с формулой: ,

Из описания работы следует, что А=200, F=1, Г=1

;

;

; ;

; ;

;

;

;

С_max (диоксид углерода) =0,030×3,1=0,093 мг/м³;

С_max (окислы азота) =0,030×2,2=0,066 мг/м³;

С_max (свинец) =0,030×1,4=0,042 мг/м³;

С_max (фенол) =0,030×2,5=0,075 мг/м³;

3. Определение расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества:

определение расстояния выполняется с помощью формулы:

так как , , то ; ; м;

4. Определение метеорологических условий, при которых может быть достигнута максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе:

так как , , то ; м/c.

5. Определение концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на заданном расстоянии от источника выбросов:

; , так как

Концентрация каждого загрязняющего вещества на расстоянии 500 м от источника выбросов:

С₅₀₀ (диоксид углерода) =0,845×0,093=0,08 мг/м³;

С₅₀₀ (окислы азота) =0,845×0,066=0,06 мг/м³;

С₅₀₀ (свинец) =0,845×0,042 =0,0353 мг/м³;

С₅₀₀ (фенол) =0,845×0,075 =0,063 мг/м³.

Величина отношения его концентрации на расстоянии 500 м от источника выбросов к ПДК_с.с.:

С₅₀₀/ПДК_с.с. (диоксид углерода) =0,08/3,0=0,03 мг/м³;

С₅₀₀/ПДК_с.с. (окислы азота) =0,06/0,04=1,4 мг/м³;

С₅₀₀/ПДК_с.с. (свинец) =0,0353/0,0003=117,8 мг/м³;

С₅₀₀/ПДК_с.с. (фенол) =0,063/0,003=21,0 мг/м³.

Таблица результатов, полученных при выполнении работы

Вариант 19. Предприятие «ТОПАЗ»
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3)		М, мг/м3		Сmax, мг/м3		С500, мг/м3		С500/ПДКс.с.
диоксид углерода (3,0)		3,1		0,093		0,08		0,03
окислы азота (0,04)		2,2		0,066		0,06		1,4
свинец (0,0003)		1,4		0,042		0,0353		117,8
фенол (0,003)		2,5		0,075		0,063		21,0
H=27	D=1,2		T=97C		ΔT=72,3C		V1=7,913
r=1,116	q=1,799		m=0,886		n=1,020		Сmax =0,030×M
k=11,489	Xmax=310,2 м		Umax=1,8 м/c		α=1,612		S1=0,845

Выводы:

1. Анализ полученных результатов показал, что на расстоянии 500 м от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы предприятием «ТОПАЗ» составляет по диоксиду углерода 0,03 ПДК_с.с., окислами азота 1,4 ПДК_с.с., по свинецу 117,8 ПДК_с.с., по фенолу 21,0 ПДК_с.с..

2. Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию «ТОПАЗ» выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы очистки газоаэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов свинца, фенола, окислов азота.

Практическая работа № 2.

Расчет предельно-допустимых выбросов и минимальной высоты источника выбросов предприятия.

Предприятие: «ТОПАЗ» + «ГЛОБУС»

1. На расстоянии 3000 м от действующего предприятия «ТОПАЗ» планируется построить предприятие «ГЛОБУС».

2. Характеристики предприятий:

№ в-та	Условное название предприятия, загрязняющее вещестьво	Высота трубы, м	Диаметр устья трубы, м	Температура ГВС,	Выброс загрязняющего вещества, г/с
1	2	3	4	5	6
19	«ТОПАЗ»	27	1,2	97
	диоксид углерода				3,1
	окислы азота				2,2
	свинец				1,4
	фенол				2,5

№ в-та	Условное название предприятия, загрязняющее вещестьво	Высота трубы, м	Диаметр устья трубы, м	Температура ГВС,	Выброс загрязняющего вещества, г/с
1	2	3	4	5	6
4	«ГЛОБУС»	26	2,1	135
	аммиак				3,4
	окислы азота				1,6
	сажа				9,8
	фенол				0,9

Из характеристик предприятий следует, что каждое из предприятий выбрасывает окислы азота и фенола.

3. Вначале необходимо рассчитать фоновые концентрации совпадающих загрязнителей (окислов азота и фенола), выбрасываемых предприятием «ТОПАЗ», на расстоянии 3000 м. При этом в зависимости от полученных результатов, возможны две ситуации:

• фоновая концентрация одного из двух (или обоих) загрязнителей на расстоянии 3000 м от предприятия «ТОПАЗ» превышает (или равна) соответствующее значение ПДК_с.с.. В этом случае нет необходимости производить последующие расчеты и делается окончательный вывод о возможности строительства предприятия «ГЛОБУС», так как в результате выбросов предприятия «ТОПАЗ» на указанном расстоянии уже имеет место превышение ПДК_с.с. (или равенство ПДК_с.с. единице).

• Выполняется неравенство С_ф < ПДК_с.с.. В этом случае следует продолжить исследование.

С помощью формул из описания практической работы № 1 производится расчет фонового загрязнения за счет выбросов предприятия «ТОПАЗ» на расстоянии 3000 м.

, ; ;

С_ф (окислы азота) =С₃₀₀₀ (окислы азота) =0,012×0,066=0,00080 мг/м³ < ПДК_с.с.

С_ф (фенол) =С₃₀₀₀ (фенол) = 0,012×0,075 =0,00091 мг/м³ < ПДК_с.с.

Предварительный вывод: строительство предприятия «ГЛОБУС» планировать можно. Необходимо продолжить исследование ситуации.

4. Требуется рассчитать значение ПВД окислов азота и ртути для предприятия «ГЛОБУС» при условии

С_max ≤ ПДК_с.с. – С_ф

С_max (окислы азота) =0,040,00080=0,0392 мг/м³

С_max (фенол) =0,0030,00091=0,00209 мг/м³

Определяются параметры предприятия «ГЛОБУС», необходимые для расчета:

А=200	F=1	Г=1	H=26
ΔT=110,3C	V1=24,233	m=0,858	n=1

Для расчета ПВД используется формула из описания практической работы № 1 (с заменой М на ПВД):

ПВД = С_max ×38²×( V₁× ΔT)^1/3×(А× F × m × n × Г)^-1;

ПВД (окислы азота)= 0,0392×38²×(24,233×110,3)^1/3×(200×1×0,858×1×1)^-1=4,58 г/с;

ПВД (фенол)= 0,00209×38²×(24,233×110,3)^1/3×(200×1×0,858×1×1)^-1=0,2444 г/с;

Предварительные выводы:

• предприятие «ГЛОБУС» выбрасывает в атмосферу 1,6 г/с окислов азота, что не превышает значения ПВД для загрязнителя М/ПВД=0,3 г/с;

• предприятие «ГЛОБУС» выбрасывает в атмосферу 0,9 г/с фенола, что превышает значения ПВД для данного загрязнителя М/ПВД=3,7 г/с;

• необходимо продолжить исследования ситуации, так как увеличение высоты трубы в итоге должно привести к выполнению неравенств для фенола, выбрасываемого предприятием «ГЛОБУС».

5. Расчет минимальной высоты трубы для предприятия «ГЛОБУС», при которой неравенства выполняются, следует производить с помощью формулы из описания настоящей работы:

Н_min= (ΔT× V₁)^-1/6×[A×M×F×m×n×D×Г/(ПДК_с.с.С_ф)]^1/2,

Н_min(окислы азота)= (110,3×24,233)^-1/6×(200×1,6×1×0,858×1×2,1×1/0,0392)^1/2=32,5 м;

Н_min(фенол)= (110,3×24,233)^-1/6×(200×0,9×1×0,858×1×2,1×1/0,0392)^1/2=105,7 м

Таблица результатов, полученных при выполнении работы

Вариант 19. Предприятие «ТОПАЗ» + «ГЛОБУС»
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3)	Сф, мг/м3	Сmax, мг/м3		ПВД г/с		М/ПВД		Нmin , м
окислы азота	0,00080	0,0392		4,58		0,3		32,5
фенол	0,00091	0,00209		0,2444		3,7		105,7
«ТОПАЗ»	«ГЛОБУС»
α=9,671	ΔT=110,3C		V1=24,233		m=0,858		n=1
S1=0,012	М (окислы азота) = 1,6				Нmin(фенол) = 0,9

Выводы:

1. ПВД окислов азота для проектируемого предприятия «ГЛОБУС» при высоте трубы 26 м составляет 4,58 г/с планируемый выброс 1,6 г/с, что составляет 0,3 ПВД.

2. ПВД фенола для проектируемого предприятия «ГЛОБУС» при высоте трубы 26 м составляет 0,2444 г/с планируемый выброс 0,9 г/с, то есть превышает ПВД в 3,7 раз.

3. Для снижения концентрации окислов азота в атмосферном воздухе до значения, равного или меньшего ПДК_с.с. необходимо увеличить высоту трубы проектируемого предприятия «ГЛОБУС» до 32,5 м.

4. Для снижения концентрации фенола в атмосферном воздухе до значения, равного или меньшего ПДК_с.с. необходимо увеличить высоту трубы проектируемого предприятия «ГЛОБУС» до 105,7 м.

5. Строительство предприятия «ГЛОБУС» возможно, так как в конечном итоге минимальная высота трубы составляет 105,7 м, что не превышает максимально допустимой для предприятий (200-250 м).

4. Правильно ли сделаны измерения БПК сточной воды, если замер показал БПК=150 мг×л^-1, а затем ХПК= 170 мг×л^-1?

Измерение было верным, так как смесь бихромата калия и серной кислоты окисляет практически все органические вещества, содержащиеся в загрязненной воде, даже те, которые микроорганизмы окислять не могут. Следовательно, метод ХПК дает более высокие значения содержания органики, чем метод БПК.