2.Круговорот серы в биосфере.

Сера относится к жизненно важным элементам – она необходима для построения белков и аминокислот. В природе сера существует в виде газообразных соединений, таких, как H₂S– сероводород,SO₂. – сернистый ангидрид, в свободном состоянии – самородная сера, а также в виде минералов – сульфидов (соли сероводорода) и сульфатов (соли серной кислоты).

Преобладающая часть круговорота серы происходит в почве и воде благодаря жизнедеятельности различных микроорганизмов, которые превращают одни формы серы в другие. Хорошо растворимые в воде сульфаты являются основным источником серы для растений и животных. Поглощая сульфаты, растения восстанавливают их и создают серосодержащие аминокислоты, которые играют важную роль при создании структуры сульфопротеинов (серосодержищих белков). Органические отходы биоценозов разлагаются гетеротрофными бактериями, при этом органическая сера восстанавливается до сероводорода. Затем хемосинтезирующие бактерии вновь окисляют сероводород до сульфатов, доступных продуцентам.

Заключительная фаза круговорота серы полностью осадочная: в почве и глубоководных осадках анаэробных условиях присутствие железа сера образует практически нерастворимые в воде сульфиды железа.

Деятельность человека, в особенности выбросы в атмосферу сульфатов, образующихся в результате сжигания мазута и угля с высоким содержанием серы для получения электроэнергии, приводит к перенасыщению атмосферного воздуха окислами серы, которые обычно присутствуют в нем в незначительном количестве. В атмосфере окислы серы реагируют с водяным паром, образуя в конечном итоге серную кислоту. В результате загрязняется атмосферный воздух, на землю выпадают осадки в виде «кислотных дождей», нарушается природный круговорот серы.

Круговорот серы

3.Практические работы.

Практическая работа № 1.

Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов.

1. Предприятие «Гранит».

2. Характеристики источников выбросов:

   1. Высота трубы H=25м

   2. Диаметр устья трубы D=1,0м

   3. Температура ГВС T=130^oC

3. Характеристики выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ:

Название	ПДКс.с.	Объём выброса
Аммиак	0,04	2,9
Диоксид углерода	3,0	3,9
Зола	0,5	3,6
Формальдегид	0,003	1,8

4. Для нахождения опасной скорости ветра Umaxнаходимrиq:

   1. r= 1000*Wср²*D*H^-2*ΔT^-1;

Wср =7м/с ;

ΔT=T-T₀ ; гдеT₀=24,7 ^oC;ΔT=130 ^oC-24,7 ^oC=105,3 ^oC

r=1000*12*1,0*25^-2*105,3^-1=0,882;

2. q=0,65*(V₁*ΔT/H)^1/3;

V₁=0,785*D²*Wср;

V₁=0,785*1*7=5,495м/с;

q=0,65(5,495*105,3/25) ^1/3=1,853;

3. Так как r<100, 0,5<q<2 ,тоUmax=q,Umax=1,853=1,9м/с;

5. Для определения максимальной концентрации Cmaxнеобходимо:

   1. Cmax=A*M*F*m*n*Г* H^-2*( V₁* ΔT) ^-1/3 ;

A=160;

F=1;

Г=1;

V₁=5,495 м/с;

ΔT=105,3 ^oC;

H=25м;

2. Найдем mиn:

Так как r<100, тоm=(0,67+0,1*^r1/2+0,34*r^1/3)^-1;

m=(0,67+0,1*(0,882)^1/2+0,34*(0,882)^1/3)^-1=0,917;

Так как 0,5<q<2 ,тоn=0,532*q²-2,13*q+3,13;

n=0,532*(1,853)²-2,13*1,853+3,13=1,01;

3. Cmax=160*1*0,917*1,01*1*0,002*(5,495*105,3) ^-1/3*M=0,036*M;

Cmax(аммиак)=0,036*2,9=0,104 мг/м³;

Cmax(диоксид углерода)= 0,036*3,9=0,14 мг/м³;

Cmax(зола)= 0,036*3,6=0,13 мг/м³;

Cmax(формальдегид)= 0,036*1,8=0,064 мг/м³;

5. Для определения расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества Xmaxнеобходимо:

   1. Xmax=0,25(5-F)*k*H;

Так как r<100, 0,5<q<2 ,тоk=4,95*q*(1+0,28*r ^1/3);

1. k=4,95*1,853*(1+0,28*(0,882) ^1/3)=11,639;

2. Xmax=0,25(5-1)*11,639*25=290,975=291м;

5. Для определения концентрации загрязняющих веществ в атмосфере Cна заданном расстоянии необходимо:

C500=S₁*Cmax;

1. Для нахождения S₁необходимо вычислитьX/Xmax:

X=500м,Xmax=291м:X/Xmax=500/291=1,7;

S₁=1,13*(0,13*( X/Xmax ²)+1) ^-1;

S₁=1,13*(0,13*( 1,7²)+1) ^-1=0,8;

2. C500=0,8*Cmax;

C500(аммиак)=0,8*0,104=0,083 мг/м³;

C(диоксид углерода)= 0,8*0,14=0,112 мг/м³;

C500(зола)= 0,8*0,13=0,104 мг/м³;

C500(формальдегид)= 0,8*0,064=0,0512 мг/м³;

5. Величина отношения концентрации назаданном расстоянии от источника выброса к ПДКс.с.:

Аммиак: C500/ПДКс.с.=0,083/0,04=2,075

Диоксид углерода: C500/ПДКс.с.=0,112/3,0=0,037

Зола: C500/ПДКс.с.=0,104/0,5=0,208

Формальдегид: C500/ПДКс.с.=0,0512/0,003=17,07

5. Отчет:

Вариант № 5. Предприятие «Гранит»
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3)	М,г/с	Cmax, мг/м3	C500, мг/м3	C500/ПДКс.с.
Аммиак (0,04)	2,9	0,104	0,083	2,075
Диоксид углерода (3,0)	3,9	0,14	0,112	0,037
Зола (0,5)	3,6	0,13	0,104	0,208
Формальдегид (0,003)	1,8	0,064	0,0512	17,07
H=25 мD=1,0 мT=130 oCΔT=105,3 oCV1=5,495 м/с r=0,882q=1,853m=0,917n=1,01Cmax=0,036*M k=11,639Xmax=291мUmax=1,9м/сX/Xmax=1,7S1=0,8

10. Выводы:

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

• по аммиаку – 2,075 ПДКс.с.;

• по диоксиду углерода – 0,037 ПДКс.с.;

• по золе – 0,208 ПДКс.с.;

• по формальдегиду – 17,07 ПДКс.с..

2. Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию «Гранит» выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы очистки газоаэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов аммиака и формальдегидов.

Практическая работа № 3.

Определение границ санитарно – защитной зоны предприятия.

1. Предприятие «Гранит».

2. Характеристики источников выбросов:

   1. Высота трубы H=25м

   2. Диаметр устья трубы D=1,0м

   3. Температура ГВС T=130^oC

3. Характеристики выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ:

Название	ПДКс.с.	Объём выброса
Аммиак	0,04	2,9
Диоксид углерода	3,0	3,9
Зола	0,5	3,6
Формальдегид	0,003	1,8

4. Для расчета СЗЗ воспользуемся формулой: L=X*P/P₀, где

P– среднегодовая повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, %

P₀– повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров, % .При восьмирумбовой розе ветровP₀=12,5%).

X– расстояние до участка местности в данном направлении, где концентрация загрязняющего вещества равна 1 ПДКс.с.

1. Для расчета Xвоспользуемся формулой:X=2,77*Xmax*(1,13*Cmax/C^*-1)^1/2, где

C^*=1 ПДКс.с.

Данные возьмем в Практической работе № 1.

Xаммиак=2,77*291*(1,13*0,104/0,04-1) ^½=1122,049 м

Xдиоксид углерода=2,77*291*(1,13*0,14/3,0-1) ^½=806,07*(-0,947) ^½- не имеет смысла

Xзола=2,77*291*(1,13*0,13/0,5-1) ^½=806,07*(-0,706) ^½- не имеет смысла

Xформальдегид=2,77*291*(1,13*0,064/0,003-1) ^½=3874,778 м

Наибольшее значение величины Xотносится к формальдегиду. Следовательно, окончательные размеры СЗЗ предприятие «Гранит» будут определяться выбросами формальдегидов.

2. Данные P:

Направление, румб	Повторяемость,%	Направление, румб	Повторяемость,%
Север	37	Юг	9
Северо-восток	8	Юго-запад	6
Восток	8	Запад	6
Юго-восток	10	Северо-запад	16

3. P₀=12,5 %, так как пользуемся восьмирумбовой розой ветров.

4. Рассчитаем величину P/P_0:

Направление, румб	P/P0	Направление, румб	P/P0
Север	37/12,5=2,96	Юг	9/12,5=0,72
Северо-восток	8/12,5=0,64	Юго-запад	6/12,5=0,48
Восток	8/12,5=0,64	Запад	6/12,5=0,48
Юго-восток	10/12,5=0,80	Северо-запад	16/12,5=1,28

5. Вычислим L (формальдегид):

L_{с(формальдегид)}= 3874,778*2,96=11469,3

L_{св(формальдегид)}= 3874,778*0,64=2479,9

L _{в(формальдегид)}= 3874,778*0,64=2479,9

L _{юв(формальдегид)}= 3874,778*0,80=3099,8

L _{ю(формальдегид)}= 3874,778*0,72=2789,8

L _{юз(формальдегид)}= 3874,778*0,48=1859,9

L _{з(формальдегид)}= 3874,778*0,48=1859,9

L_{сз(формальдегид)}= 3874,778*1,28=4959,7

4. Отчет:

Вариант № 5. Предприятие «Гранит».
Характеристика	Загрязняющее вещество
	аммиак	диоксид углерода	Зола	формальдегид
ПДКс.с., мг/м3	0,04	3,0	0,5	0,003
Cmax, мг/м3	0,104	0,14	0,13	0,064
Xmax,м	291	291	291	291
X,м	1122,049	-	-	3874,778
Lс				11469,3
Lсв				2479,9
L в				2479,9
L юв				3099,8
L ю				2789,8
L юз				1859,9
L з				1859,9
Lсз				4959,7
P с/P0 = 2,96P в/P0= 0,64P ю/P0= 0,72P з/P0=0,48 P св/P0=0,64P юв/P0= 0,80P юз/P0 = 0,48 P сз/P0 =1,28

4. Чертеж:

Границы СЗЗ
румб	метр
Север	11469,3
Северо-восток	2479,9
Восток	2479,9
Юго-восток	3099,8
Юг	2789,8
Юго-запад	1859,9
Запад	1859,9
Северо-запад	4959,7

4. Выводы:

1. По выбросам в атмосферу загрязняющих веществ предприятием «Гранит» можно сделать вывод, что:

• Количество выбросов диоксида углерода и аммиака на любом расстоянии от источника выбросов не превышает среднесуточное количество и санитарно-защитная зона по выбросу данных веществ не нужна.

• Количество выбросов аммиака на расстоянии более 1122 метров достигает максимальной концентрации, а количество выбросов формальдегида достигает максимальной концентрации на расстоянии более 3874 метров.

• Принимая во внимание влияние ветров, рекомендуется создать санитарно-защитную зону на расстоянии:

  • На север – 11 469,3 метра от источника выбросов ;

  • На северо-восток – 2 479,9 метров от источника выбросов;

  • На восток – 2 479,9 метров от источника выбросов;

  • На юго-восток – 3 099,8 метров от источника выбросов;

  • На юг – 2 789,8 метров от источника выбросов;

  • На юго-запад – 1859,9 метров от источника выбросов;

  • На запад – 1 859,9 метров от источника выбросов;

  • На северо-запад - 4 959,7 метров от источника выбросов.