ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Контрольная работа по дисциплине «Экология»

вариант №4

Выполнил:

1. Обосновать необходимость постоянной циклической работой для подержания устойчивости динамической системы.

Поток веществ и поток энергии не тождественные понятия, хотя нередко для измерения потока веществ используются различные энергетические эквиваленты. Отчасти это объясняется тем, что на всех трофических уровнях, за исключением первого, энергия, необходимая для жизнедеятельности организмов, передается в форме вещества потребленной пищи. Лишь растения могут непосредственно использовать для своей жизнедеятельности лучистую энергию Солнца.

Поток вещества – перемещение вещества в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам.

Поток энергии – переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому).

Строгое измерение циркулирующего в экосистеме вещества можно получить, учитывая круговорот отдельных химических элементов, прежде всего тех, которые являются основным строительным материалом для цитоплазмы растительных и животных клеток.

В отличие от веществ, которые циркулируют по разным блокам экосистемы и всегда могут вновь входить в круговорот, энергия может быть использована только один раз.

Существование всех экосистем зависит от постоянного притока энергии, которая необходима всем организмам для поддержания их жизнедеятельности и самовоспроизведения.

2. Круговорот азота в биосфере.

Азот входит в состав земной атмосферы в несвязанном виде в форме двухатомных молекул. Приблизительно 78% всего объема атмосферы приходится на долю азота. Кроме того, азот входит в состав растений и животных организмов в форме белков. Растения синтезируют белки, используя нитраты из почвы. Нитраты образуются там из атмосферного азота и аммонийных соединений, имеющихся в почве. Процесс превращения атмосферного азота в форму, усвояемую растениями и животными, называется связыванием (или фиксацией) азота.

При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превра­щается в аммиак, который под влиянием живущих в почве нитрифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кис­лоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция СаСОз, образует нитраты:

2HN0з + СаСОз = Са(NОз)2 + СОС + Н0Н

Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при недо­статочном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих денитрифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) пере­ходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде.

Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещаю­щие потери азота. К таким процессам относятся, прежде всего, про­исходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в ни­траты. Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бак­терий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вы­зывая образование характерных вздутий — «клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваи­вая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества.

Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако ежегодно с урожаем с полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений. В основном используются нитрат кальция Ca(NO₃)₂, нитрат аммония NH₄NO₃, нитрат натрия NANO₃, и нитрат калия KNO₃. Например, в Таиланде используются листья лейкаены как органическое удобрение. Лейкаена принадлежит к бобовым растениям и, как и все они, содержит очень много азота. Поэтому ее можно использовать вместо химического удобрения.

В последнее время наблюдается повышения содержания нитратов в питьевой воде, главным образом за счет усилившегося использования искусственных азотных удобрений в сельском хозяйстве. Хотя сами нитраты не так уж опасны для взрослых людей, в организме человека они могут превращаться в нитриты. Кроме того, нитраты и нитриты используются для обработки и консервирования многих пищевых продуктов, в том числе ветчины, бекона, солонины, а также некоторых сортов сыра и рыбы. Отдельные ученые полагают, что в организме человека нитраты могут превращаться в нитрозамины :

Известно, что нитрозамины способны вызывать онкологические заболевания у животных. Большинство из нас уже подвержено воздействию нитрозаминов, которые в небольшом количестве находятся в загрязненном воздухе, сигаретном дыму и некоторых пестицидах. Полагают, что нитрозамины могут быть причиной 70-90% случаев онкологических заболеваний, возникновение которых приписывают действию факторов окружающей среды.

3. Практическая работа №1 (вариант4)

Предприятие «Глобус»

Высота трубы – 26м

Диаметр устья – 2,1м

Температура ГВС – 135^оС

Характеристики выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ

Вещество	ПДКс.с. мг/м3	Объем выброса (г/с)
Аммиак	0,04	3,4
Окислы азота	0,04	1,6
Сажа	0,05	9,8
Фенол	0,003	0,9

Расчет максимальной концентрации загрязняющего вещества в воздухе

С_max=A*M*F*m*n*Г*Н^-2*(V₁*∆T)^-1/3

A=200; Н=25; F=1; Г=1; ∆T=110.3; m=0.847; n=1; V₁=24.233

r<100; q>2

Вещество	Сmax
Аммиак	0.066
Окислы азота	0.031
Сажа	0.191
Фенол	0.018

Определение расстояния от источника

X_max=0.25(5-F)*k*H

k=

X_max=405.734 (м)

Определение метеорологических условий

U_max=

U_max=3.537 (м/с)

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

С=S₁*C_max

a=1.232; S1=0.139;

S₁=1.13(0.13a²+1)^-1

Полученные результаты концентрации выбрасываемых загрязняющих веществ на расстоянии 500м от источника выброса:

Вещество	C500, мг/м3	С500/ПДКс.с.
Аммиак	0.063	1.6
Окислы азота	0.029	0.7
Сажа	0.181	3.6
Фенол	0.017	5.6

Таблица результатов

Вариант 4. Предприятие «Глобус»
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3)	М, г/с	Сmax, мг/м3	C500, мг/м3	С500/ПДКс.с.
Аммиак 0.04	3,4	0.066	0.063	1.6
Окислы азота 0.04	1,6	0.031	0.029	0.7
Сажа 0.05	9,8	0.191	0.181	3.6
Фенол 0.003	0,9	0.018	0.017	5.6
Н=25м; D=2.1м; T=135 оС; ∆T=110.3 оС; V1=24.233; r=1.493; q=3.085; m=0.847; n=1; k=16.229; Xmax=405.734м; Umax=3.537м/с; a=1.232; S1=0.139;

Выводы:

1) Анализ полученных результатов показал, что на расстоянии 500м от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы предприятием «Глобус» составляет:

-аммиак 1.6 ПДК_с.с

-оксиды азота 0.7 ПДК_с.с

-сажа 3.6 ПДК_с.с

-фенол 5,6 ПДК_с.с

2) Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории следует порекомендовать предприятию произвести технические мероприятия по улучшению системы очистки газоаэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов фенола, аммиака и азота.

Практическая работа №2 (вариант4)

Предприятие, загрязняющее вещество	Высота трубы, м	Диаметр устья, м	Температура ГВС, оС	Выброс загрязняющего вещества
«Динамо» акролеин окислы азота ртуть сажа	38	1,2	118	10.0 1.5 0.3 1.7

Из характеристик предприятий следует, что они выбрасываю в атмосферу вместе оксиды азота(0.04) и сажу(0.05).

Расстояние между предприятиями – 3000м

a=3000/405.734=7.394, 1<a<8, значит S₁=1.13(0.13a²+1)^-1

S₁=1.13(0.13 × 7.394² + 1)^-1= 0.139

Расчет фонового загрязнения за счет выбросов предприятия «Глобус» на расстоянии 3000м.

Вещество	Cф, мг/м3
Окислы азота	0,004309<ПДК
Сажа	0,026549<ПДК

Предварительные выводы: строительство предприятия «Динамо» планировать можно. Необходимо продолжить исследование ситуации.

C_max≤ПДК_с.с.-С_ф

Вещество	Cmax, мг/м3
Окислы азота	0.036
Сажа	0.023

A=200; F=1; Г=1; H=38м;

∆T=93.3 ^оС; V1=7.913; m=1.006; n=1.032;

ПДВ=M×A×F×m×n×Г×Н²×(V₁×∆T)^1/3

Вещество	ПДВ
Окислы азота	2.263
Сажа	1.446

Вещество	М/ПДВ
Окислы азота	0.7
Сажа	1.1

Предварительные выводы:

- предприятие «Динамо» выбрасывает в атмосферу 1.5 г/с окислов азота, что не превышает значение ПДВ для загрязнителя: М/ПДВ = 0.7;

- предприятие «Динамо» выбрасывает в атмосферу 1.7 г/с сажи, что не превышает значение ПДВ для загрязнителя: М/ПДВ = 1.1;

H_min=33.8м (для окислы азота)

H_min=45.1м (для сажи)

Таблица результатов

Вариант 4. «Глобус» + «Динамо»
Загрязняющее вещество	Cф, мг/м3	Cmax, мг/м3	ПДВ, г/с	М/ПДВ	Hmin, м
Окислы азота	0,004	0.036	2.263	0.7	33.8
Сажа	0,027	0.023	1.446	1.1	45.1
«Глобус» a = 7.394 S1= 0.139	«Динамо» V1=7.913; m=1.006; n=1.032; ∆T=93.3 оС; M(Окислы азота)=1.5 г/с M(Сажа)=1.7 г/с