3.Практическая работа №1.
Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов.
Предприятии «ВЕГА».
Характеристики предприятия.
|
№ вари- анта |
Условное название Предприятия, Загрязняющее вещ -во |
Высота Трубы, М |
Диаметр устья трубы, М |
t- ГВС, C |
Выброс загрязня- ющего вещ – ва, г/с |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
3 |
«ВЕГА» диоксид серы оксидуглерода сажа фенол |
33 |
1,2 |
100 |
1,0 1,2 4,8 3,3
|
Определение максимальной концентрации вредных веществ в атмосфере:
из описания работы следует, что А= 200; Г= 1; F= 1;(для акролеина, способного образовать мелкодисперсные аэрозоли,Fпринимаем равное 2)
Т= 100- 24,7=75,3С
V1= 0,785*1,2*7= 6,594;
r= 1000*72*33-2*7,53-1= 0, 456;r<100;
g= 0,65*(9,286*60,3/48) = 1,474; 0,5>g<2;
m= (0,67+0,1*0,456 +0,34*0,456 ) = 1,002;
n= 0,532*1,474 – 2,13*1,474 + 3,13 =1,146
С1max= 200*М*1*1,002*1,146*1*48 *(9,286*60,3) = 0,012*М
С2max(окр) = 200*М*1,002*1,146*1*48 (9,286*60,3) = 0,024*М
Сmax(акролеин)= 0,024*7,4= 0,178мг/м;
Сmax(оксид углерода) = 0,012*3,0 = 0,036 мг/м ;
Сmax(ртуть) = 0,012*0,6 = 0,0072мг/м;
Сmax(формальдегид) = 0,012*4,1= 0,049мг/м;
3)Определение расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества:
так как r<100; 0,5 <g<2,то К = 4,95*1,474(1+0,28*0,456) = 8,809
Х1max= 0,25*(5-1)*8,869*48 = 425,712м; Х1max425,7м
Х2max(окр) = 0,25*(5-2)*8,869*48 = 319,284м; Х2max(окр) 319,3м.
4)Определение метеорологических условий, при которых может быть достигнута максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе:
так как r<100; 0,5<g<2, тоUmax= 1,474,Umax1,5 м
5) Определение концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на заданном расстоянии от источника выбросов:
d1 = 500/425,712 = 1,174
d2(окр) = 500/319,284 = 1,566
так как 1<L<8
S1= 1,13* (0,13*1,174 + 1) = 0,958
S1(окр) = 1,13(0,13*1,566 +1) = 0,856
Концентрация каждого загрязняющего вещества С500 на расстоянии 500 м от источника выбросов:
С500(акролеин) = 0,856*0,178= 0,15 мг/м;
С500(оксид углерода) = 0,958*0,036 = 0,03мг/м;
С500 (ртуть ) = 0,958*0,0072 = 0,0069 мг/м ;
С500(формальдегид) = 0,958*0,049 = 0,047мг/м;
Величина отношения концентрации загрязняющего вещества на расстоянии 500м от источника выбросов к ПДК с.с составит:
Акролеин:С500/ПДКс.с = 0,15/0,03= 5;
Оксид углерода:С500/ПДКс.с = 0,03/1,0 = 0,03;
Ртуть : С500/ПДКс.с = 0,0069/0,0003 = 23;
Формальдегид :С500/ПДК = 0,047/0,003 = 15,7
Таблица результатов, полученных при выполнении работы
Таблица 1.2
-
Вариант 18. Предприятие “Титан”
Загрязняющие
Вещество (ПДКс.с
Мг/м
М,г/с
Сmax,мг/м
С500,мг/м
С500/ПДКс.с
Акролеин(0,03)
7,4
0,178
0,15
5
Оксид углерода(1,0)
3,0
0,036
0,03
0,03
Ртуть (0,0003)
0,6
0,0072
0,0069
23
Формальдегид(0,003)
4,1
0,049
0,047
15,7
Н = 48М; Т = 85 С; Т = 60,3 С; V1 = 9, 286;
r= 0, 456;g= 1, 474;m= 1,002;n= 1,146; С1max= 0,012; С2max= 0, 024М
L1= 1,174;S1 = 0,958
К= 8,869; Х1max425,7; Х2max319, 3;Umax1,5;L2 = 1,566;S2 =0,856
Выводы:
1)Анализ полученных результатов показал,что на расстоянии 500 метров от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы предприятием “Титан” составляет по акролеину – 5 ПДК с.с, оксид углерода - 0,03 ПДКс.с, по ртути –23 ПДКс.с, по формальдегиду – 15,7 ПДКс.с.
2)Для получения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию “Титан” выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы отчистки газо-аэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов акролеина, ртути и формальдегида.
Практическая работа№4.
Расчет экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов.
Предприятие “Титан” (характеристики предприятия те же,что и в ПР№1, вариант 18).
1)Определение б.
Определяем размеры площадей, занимаемых различными типами города, и значения б.
а) населенные места - W1= 0,402 *252,1 = 101, 334 км ,
следовательно, средняя плотность населения мест г. Томска
n= 480000/10133, 4 = 47, 368 чел/га и б1= 0,1 *47, 368 = 4, 737;
б)территории промышленных предприятий –
W2= 0,09*5252,1 = 23,950 км , б2= 4
в)пашни – W3 = 0,16*252,1 = 40,336км, б3= 0,25;
г) леса 1 – й группы -W4 = 0,11*252,1 = 27,731 км , б4= 0,2;
д) леса 2 – й группы – W5= 0,15*252,1 = 37, 815 км , б4 = 0,1;
Рассчитываем значение коэффициента б:
б=(1/252,1)*(101,334*4,737+23,950*4+40,336*0,25+27,73*0,2+37,815*0,1)= 2,361
2)определение fi
f1(акролеин) =f2(оксид углерода) =f3(формальдегид) =4*(1+3) *((100+(1+60,3/75)*48)) = 0,536;
f4(ртуть) = 4*(1+3) х| 1000/(60+(1+60,3/75)*48)| = 2,612
3)Определение Мi*.
Рассчитываем показатели аi:
а1(акролеин) = 7,4*31536000 = 233, 366 т /год;
а3 (оксид углерода) = 3,0*31536000г/с = 94, 608т/год;
m3 (формальдегид) = 4,1*31536000г/с = 129, 297m/год;
m4(ртуть) = 0,6*31536000г/с = 18,922т /год.
Рассчитываем значение Нi*
М1*(акролеин)100*233,366 = 23336,6 усл. т/год;
М2*(оксид углерода) = 3*94, 608 = 283, 824 усл.т/год;
М3*(формальдегид) = 1000*129, 297 = 129297 усл.т/год;
М4*(ртуть) =10000*18,922 = 189220 усл. т/год.
4)Определяем величину экономического ущерба:
Уатм. = 0,24*2,361*(0,536*23336,6+0,536*283,824+0,536*129297+2,612*189220)= 326501,582 руб.
Отчет по практической работе №4.
Характеристики г. Томска
Таблица №4.1
-
Тип территории
Wi,км
бi
Населенные места
101,334
4,737
Территории промышленных предприятий
23,950
4
Пашня (преусадебные участки)
40,336
0,25
Леса 1 –й группы
27,731
0,2
Леса 2 – й группы
37,815
0,1
n= 47,368 чел/га, б = 2,361
Характеристика предприятия
Таблица 4.2
-
Вариант 18 – предприятие ”Титан”
Загрязняющее в-во
Характеристика
Fi
ai
mi, т/год
Мi,усл.т/год
Акролеин
0,536
100
233,366
23336,6
Оксид углерода
0,536
3
94,608
283,824
Формальдегид
0,536
1000
129,297
129297
Ртуть
2,612
10000
18,922
189220
Уатм. = 326501,58 руб.
Задача.
В пробе сточной воды сразу же после взятия количество кислорода составляло m1=6 мг, а в плотно закрытой бутылке с той же пробой, хранящейся в темноте 5 суток, количество кислорода составлялоm2=4 мг. Первоначальная проба загрязненной воды, впоследствии разбавленной, имела объем V1=10 мл. Рассчитать БПК. Определить, какие из перечисленных водных организмов могут обитать в этой воде: личинка веснянки, личинки мошки, личинка крыска.
Решение:Количество израсходованного на окисление органических веществ кислорода в V1=10 мл загрязненной воды составило
m1-m2=6 - 4=2 мг
Таким образом, на V1=10 мл загрязненной воды было израсходовано 2мг кислорода. На 1литр (1000 мл) загрязненной воды потребуется для окисления органических веществ 200 мг кислорода. Отсюда следует, что БПК равняется 200мг*л-1.
В этой воде будут жить только личинки мошки, так как количество кислорода составило 2 мг*л-1.
Ответ:БПК=200мг*л-1
Биомембранный уровень воздействия загрязнения биосферы.
Проблемы биосферы связаны с нынешним состоянием окружающей среды. Впрочем, как и все остальные экологические проблемы. И состояние окружающей среды все больше изменяется в худшую сторону, что влечет за собой увеличение в объеме уже существующих проблем и возникновение новых, к решению которых человечество еще не готово, так как еще не разработаны пути решения старых проблем, а появляются все новые (в геометрической прогрессии, как и все остальное в последнее время).
К биосфере относится все, что живет, дышит, растет и питается (кроме человека, который выделился из животного мира). Ресурсы дикой природы дают человеку всевозможные экономические выгоды, они служат источниками пищи, топлива, бумаги, ткани, кожи, лекарств и всего остального, что использует человек в своей деятельности. Кроме того, многие дикие виды имеют еще и эстетическую ценность и создают условия для отдыха. Однако их наибольшим вкладом является поддержание “здоровья” и целостности экосистем мира.
Многие люди считают, что природу необходимо охранять только из-за ее реальной или потенциальной пользы для людей, - этот подход называют антропоцентрическим (с “человеком в центре”) взглядом на мир. Некоторые люди придерживаются биоцентрического мировоззрения и убеждены, что недостойно человека ускорять исчезновение каких-либо видов, так как человек не более важен, чем другие виды на земле. “У человека нет превосходства над другими видами, ибо все есть суета сует” - считают они. Другие придерживаются экоцентрического (центр-экосистема) взгляда и полагают, что оправданы только те действия, которые направлены на поддержание систем жизнеобеспечения земли.
По меньшей мере 94% из примерно полумиллиарда различных видов, которые жили на земле, исчезли или эволюционировали в новые виды. Массовое вымирание в далеком прошлом происходило в результате неизвестных природных причин. Однако с тех пор, как 10 000 лет назад зародилось земледелие, в результате человеческой деятельности скорость исчезновения видов возросла в миллионы раз и предполагается, что такая тенденция сохранится в ближайшие десятилетия. Виды, которые могут вскоре исчезнуть, классифицируются как виды, подвергающиеся опасности исчезновения, а те, которые, вероятно, будут подвергаться опасности, классифицируются как виды, находящиеся под угрозой исчезновения.
Основными, связанными с деятельностью человека факторами, которые способны подвергнуть виды угрозе, опасности или исчезновению, являются:
уничтожение или нарушение мест обитания;
промысловая охота;
контролирование вредителей и хищников для защиты домашнего скота, сельскохозяйственных культур и для охоты;
разведение в качестве домашних животных, декоративных растений, для медицинских исследований и для зоопарков;
загрязнение;
случайная или намеренная интродукция конкурирующих или хищных видов в экосистемы;
рост населения.
Ряд видов обладает природными особенностями, которые в большей степени способствуют их исчезновению в результате деятельности человека и природных катастроф, чем другие виды. Это: медленная скорость размножения, крупный размер, ограниченные или особые районы гнездования или размножения, особые привычки питания, установленные способы миграции и определенный тип поведения.
Для охраны подвергающихся опасности и угрозе вымирания диких видов и для предотвращения опасности, которой могут подвергнуться другие виды, используются три основные стратегии:
принятие соглашений, законов и создание заповедников;
использование генных банков, зоопарков, исследовательских центров, ботанических садов и аквариумов для сохранения небольшого количества диких животных;
охрана и защита разнообразия уникальных и типичных экосистем во всем мире.
Менеджмент диких животных подразумевает регулирование популяций диких видов и их мест обитания для пользы человека, благополучия других видов и для охраны подвергающихся опасности или угрозе вымирания видов. Для достижения этих часто противоречивых целей используются три подхода:
охрана относительно ненарушенных областей от наносящей вред человеческой деятельности;
регулирование численности популяций, растительности в местах обитания и запасов воды для поддержания видового разнообразия территории;
регулирование размеров популяций, растительности в местах обитания и запасов воды на конкретной территории для благополучия отдельного вида.
В настоящее время ведутся разработки новых, более эффективных способов управления популяциями животных, делаются попытки оградить дикую природу от антропогенного воздействия, или хотя бы свести это воздействие к минимуму, при котором популяции животных перестали бы уменьшаться.
Какова роль атмосферы в круговороте веществ и перераспределении энергии?
Солнце является главным источником энергии, поступающей на Землю. Находясь на расстоянии ок. 150 млн. км от Солнца, Земля получает примерно одну двухмиллиардную часть излучаемой им энергии, главным образом в видимой части спектра, которую человек называет «светом». Большая часть этой энергии поглощается атмосферой и литосферой. Земля также излучает энергию, в основном в виде длинноволновой инфракрасной радиации. Таким образом, устанавливается равновесие между получаемой от Солнца энергией, нагреванием Земли и атмосферы и обратным потоком тепловой энергии, излучаемой в пространство. Механизм этого равновесия крайне сложен.
Пыль и молекулы газов рассеивают свет, частично отражая его в мировое пространство. Еще большую часть приходящей радиации отражают облака. Часть энергии поглощается непосредственно молекулами газов, но в основном – горными породами, растительностью и поверхностными водами. Водяной пар и углекислый газ, присутствующие в атмосфере, пропускают видимое излучение, но поглощают инфракрасное. Тепловая энергия накапливается главным образом в нижних слоях атмосферы. Подобный эффект возникает в теплице, когда стекло пропускает свет внутрь и почва нагревается. Поскольку стекло относительно непрозрачно для инфракрасной радиации, в парнике аккумулируется тепло. Нагрев нижних слоев атмосферы за счет присутствия водяного пара и углекислого газа часто называют парниковым эффектом. Существенную роль в сохранении тепла в нижних слоях атмосферы играет облачность. Если облака рассеиваются или возрастает прозрачность воздушных масс, температура неизбежно понижается по мере того, как поверхность Земли беспрепятственно излучает тепловую энергию в окружающее пространство. Вода, находящаяся на поверхности Земли, поглощает солнечную энергию и испаряется, превращаясь в газ – водяной пар, который выносит огромное количество энергии в нижние слои атмосферы. При конденсации водяного пара и образовании при этом облаков или тумана эта энергия освобождается в виде тепла. Около половины солнечной энергии, достигающей земной поверхности, расходуется на испарение воды и поступает в нижние слои атмосферы.
Таким образом, вследствие парникового эффекта и испарения воды атмосфера прогревается снизу. Этим отчасти объясняется высокая активность ее циркуляции по сравнению с циркуляцией Мирового океана, который прогревается только сверху и потому значительно стабильнее атмосферы.
Помимо общего нагревания атмосферы солнечным «светом», значительное прогревание некоторых ее слоев происходит за счет ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца.
Какова роль животных в биосфере и жизни человека?
Животные активно воздействуют на биосферу в , которой живут. Животные являются консументами – потребители этого органического вещества, перерабатывающие его в новые формы. В роли консументов выступают обычно животные первого порядка – растительноядные виды и второго порядка – плотоядных животных. Но также животные являются и редуцентами – организмами, окончательно разрушаюшие органические соединения до минеральных. Роль редуцентов выполняют в биосфере в основном грибы и бактерии, а также другие мелкие виды, перерабатывающие мертвые остатки растений и животных.
Жизнь на Земле продолжается уже около 4 млрд. лет, не прерываясь именно потому, что она протекает в системе биологических круговоротов вещества. Основу этого составляет фотосинтез растений и пищевые связи организмов в биоценозах.
Виды ионизирующего излучения.
Гамма-излучение– электромагнитное (фотонное) косвенно ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях (реакциях) или аннигиляции частиц. Обладает высокой проникающей способностью и поэтому представляет большую опасность как источник внешнего облучения.
Рентгеновское излучение –совокупность тормозного и характеристического излучения, генерируемых рентгеновским аппаратом. (Тормозное излучение– фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, испускаемое при изменении скорости заряженных частиц. Возникает в рентгеновской трубке, ускорителях заряженных частиц, в среде, окружающей источник бета-излучения.Характеристическое излучение– фотонное моноэнергетическое излучение; энергия фотонов зависит от материала, из которого изготовлен анод рентгеновской трубки).
Бета-излучение– непосредственно ионизирующее излучение с непрерывным энергетическим спектром, состоящее из электронов (позитронов), испускаемых при ядерных превращениях. Бета-частицы обладают небольшим пробегом, тем не менее они опасны при воздействии на кожу, слизистую оболочку и хрусталик глаза, при попадании в легкие и желудочно-кишечный тракт (ЖКТ).
Альфа-излучение - непосредственно ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц, испускаемых при ядерных превращениях. Альфа-частицы имеют малый пробег, однако они весьма опасны при загрязнении кожи и слизистой оболочки глаз, при попадании в легкие и ЖКТ, так как на своем пути эти частицы создают высокую плотность ионизации.
Нейтронное излучение– косвенно ионизирующее излучение, состоящее из нейтронов и незаряженных частиц, возникающих в ядерных реакциях. По энергии различают четыре основные группы нейронов: тепловые ( с наиболее вероятной энергией 0,025 эВ), промежуточные (с энергией от 0,1эВдо 200кэВ), быстрые (с энергией от 200 кэВ до 20 МэВ) и сверхбыстрые (с энергией более 20 МэВ). Проникающая способность нейтронов высока: пробег тепловых нейтронов достигает 20 м в воздухе и 3 см в биоткани, быстрых нейтронов – сотен метров в воздухе и 10 см в биоткани, а сверхбыстрые нейтроны могут пробегать в воздухе несколько километров. Под действием нейтронов протекают различные ядерные реакции в веществе и происходит его ионизация.
ЛИТЕРАТУРА:
Ахимова Т.А., Хаскин В.В Экология. Учебник для вузов – М.- ЮНИТИ,1998.
А.Грешневиков,”Гибель вод”, “Новый мир”,1998,№1.
Горелов А.А Экология: Словарь – справочник. Ростов- на – Дону, Феникс, 1997.
Реймерс А.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гепотизы) – М: Россия Молод23ая, 1994.
Радкевич В.А. Экология; Учебник – 3-е издание, переработано и дополнено – Мн: ВШ, 1997.
Практическая работа № 1
Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов