МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Агрономічний факультет

Кафедра екології та охорони навколишнього середовища

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни: «Моделювання та прогнозування стану довкілля»

на тему:

«Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території підприємства

при викидах забруднення точковим джерелом»

Студент:

Ільченко Роман

^{(прізвище, ім’я по батькові, підпис)}

4 курсу, гр.41-ЕО, агрономічний

^{(курс, група, факультет)}

Викладач:

__Первачук Микола Васильович

^{(прізвище, ім’я по батькові, підпис)}

кандидат с.г. наук, доцент

^{(науковий ступінь, вчене звання)}

Вінниця 2016

Реферат

Курсовий проект на тему «Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території підприємства при викидах забруднення точковим джерелом».

Викладено на 36 сторінках, складається з чотирьох розділів. При написані використовувалось 15 літературних джерел.

Досліджуваний об’єкт має три джерела забруднення: котельня, вентиляція, пічна труба.

Ключові слова: котельня, вентиляція, пічна труба, атмосфера, прогнозування забруднення, концентрація, шкідлива речовина, джерело забруднення.

Зміст

Вступ 5

1.1. Джерела, масштаби і наслідки забруднення атмосфери 7

1.2. Стан повітряного середовища України 11

РОЗДІЛ 2. Методика проведення дослідження 14

3.1 Загальна характеристика підприємства 20

3.2. Підприємство як джерело забруднення довкілля 20

Для визначення забруднення приземного шару атмосфери від котельні здійснимо наступні розрахунки. 20

РОЗДІЛ 4. Прогнозування змін екологічного стану території (об’єкту) на найближчий час 32

Висновки 33

Пропозиції 34

1) Розробити спеціальні заходи щодо охорони атмосферного повітря; 34

2) Встановити газоочисне обладнання; 34

3) Використовувати сучасну техніку на підприємствах. 34

4) Встановлювати ліміти на викиди пилу в атмосферу. 34

5) Використовувати методи очистки атмосферного повітря. 34

Список використаних джерел 35

13. Первачук М.В. “Моделювання та прогнозування стану довкілля” Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни для студентів спеціальності 6.040106 “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування ” . – Вінниця: ВВ ВДАУ. - 2008. – 40 с 36

Вступ

В атмосферу викидається щорічно 200 млн т оксиду вуглецю, 150 млн т діоксиду сірки, 50 млн т оксидів азоту, більше 50 млн т різних вуглеводнів і 20 млрд т С0². За останні десятиліття споживання мінеральних і органічних сировинних ресурсів різко зросла: в 1913 р. на одного жителя Землі щорічно витрачалося 5 т мінеральної сировини, у 1940 р. - 7,4, у 1960 р. - 14,3, а в 2000 р. споживання майже досягало 40-50 т. Відповідно зростають і обсяги відходів промислового та комунально-побутового походження.

Склад атмосфери знаходиться у стані динамічної рівноваги, який підтримується такими кліматичними факторами, як переміщення повітряних мас (вітер та конвекція) та атмосферні опади, життєдіяльність тваринного та рослинного світу, особливо лісів та планктону світового океану, а також в результаті космічних процесів, геохімічних явищ та господарської діяльності людини.

В курсі “Моделювання та прогнозування стану довкілля” використовуються різноманітні біофізичні моделі взаємодії між компонентами екосистеми, а також взаємодії полютантів із різними фізичними об’єктами навколишнього середовища, із застосуванням відповідного математичного апарату.

Тема даної роботи є аналіз та прогноз забруднення території при викидах забруднення точковим джерелом.

Метою курсового проекту є визначення забруднення території джерелами викидів забруднюючих речовин, а також аналіз та прогноз забруднення.

Об’єкт дослідження – стан атмосферного повітря.

Предмет дослідження – приземна концентрація забруднюючих речовин атмосферного повітря.

В завдання курсового проекту входить визначення:

- максимального значення приземної концентрації шкідливої речовини С_м (мг/м³);

- відстані Х_м від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення С_м;

- значення небезпечної швидкості U_m (м/с) на рівні флюгера, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С_м;

- максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_мu (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах;

- відстані від джерела викиду X_мu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_мu ;

Розділ 1. Огляд літератури

1.1. Джерела, масштаби і наслідки забруднення атмосфери

Атмосфе́ра Землі́ (від грец. άτμός — пара і σφαῖρα — куля) — атмосфера планети Земля, одна з геосфер, суміш газів, що оточують Землю, та утримуються завдяки силі тяжіння. Атмосфера в основному складається з азоту (N₂, 78,08 % об.) і кисню (O₂, 20,95 % об.). Решта — це аргон (0,93 % об.) та вуглекислий газ (0,03 % об.) із неоном, гелієм, метаном, криптоном, воднем та невеликими домішками інших газів (разом до 0,01 %). Крім того атмосфера містить близько 1,3—1,5·10¹⁶ кг води, основну масу якої зосереджено у тропосфері^[1].

Значення атмосфери

Попри те, що маса атмосфери становить лише одну мільйонну частку маси Землі, вона відіграє вирішальну роль у різних природних циклах (кругообігу води, вуглецевому циклі і азотному циклі).

Атмосфера забезпечує:

• фотосинтез та дихання;

• захист живих організмів від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання, що відбувається завдяки наявності озонового шару;

• перенесення тепла і вологи;

• регулювання сезонного й добового коливання температури (якби не існувало атмосфери Землі, добові коливання температури на поверхні сягали б 200° C);

• існування атмосфери обумовлює низку складних екзогенних процесів:

• вивітрювання гірських порід,

• активність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо.

Атмосфера завжди містить певну кількість домішок, котрі зумовлюються природними та антропогенними джерелами. До числа домішок, котрі виділяються природними джерелами, належать: пил (рослинного, вулканічного, космічного походження, внаслідок ерозії ґрунту, частинки морської солі тощо); туман, дим, гази від лісових та степових пожеж; гази вулканічного походження; різноманітні продукти рослинного, тваринного та мікробіологічного походження. Природні забруднювачі бувають розподіленими, наприклад, випадання космічного пилу, або короткочасними стихійними, на приклад, лісові та степові пожежі, виверження вулканів тощо. Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і несуттєво змінюється з плином часу.

Ще п'ятдесят років тому природа досить успішно ліквідовувала різноманітні забруднення, оскільки атмосфера має могутні властивості самоочищення, але нині вона з цим завданням вже не справляється [1].

Основними джерелами забруднення атмосфери є природні, промислові та побутові процеси. Їх об'єднують у такі групи:

— забруднювачі природного походження (мінеральні, рослинні, тваринні, мікробіологічні);

— забруднювачі, які утворюються при згорянні палива для потреб промисловості, опалення житлових будинків, при роботі всіх видів транспорту.

— забруднювачі, які утворюються в результаті промислових викидів.

— забруднювачі, зумовлені згорянням і переробкою побутових і промислових відходів [6].

За останні кілька років у світі спалюється в середньому 10 млрд тонн палива на рік. При цьому викидається 22 млрд тонн вуглекислого газу, 150 млн тонн двоокису сірки, близько 300 млн тонн оксиду вуглецю, 50 млн тонн оксиду азоту, 200—700 млн тонн пилу і диму та багато інших речовин, з якими надходять в атмосферу шкідливі, хвороботворні, в тому числі канцерогенні та мутагенні речовини.

Найбільш поширеними токсичними речовинами, котрі забруднюють атмосферу, є: оксид вуглецю СО, діоксид сірки S0₂, оксид азоту NO_х, вуглеводні С_пН_m та пил.

Крім згаданих вище речовин та пилу, в атмосферу викидаються й інші, більш токсичні речовини. Зараз налічується більше 500 шкідливих речовин, котрі забруднюють атмосферу, і їхня кількість зростає.

Основна маса забруднень повітря припадає на спалювання органічних енергоносіїв (вугілля, нафти, газу, торфу, сланців, деревини), у містах до 60% забруднень дає автотранспорт. Забруднення повітря стало великою соціальною й економічною проблемою для багатьох розвинених країн, особливо для великих міст, промислових агломератів. Сьогодні в містах забруднення повітря в 15 разів вище, ніж у сільській місцевості, й у 150 разів вище, ніж над океаном. У промислових районах за добу випадає понад 1 тонну пилу на 1 км², у забруднених містах за рік — більше 1 кг/м² пилу і сажі. [3]

Пил складається з частинок вугілля та попелу, а сажа — з частинок вугілля або інших видів палива, які не згоріли.

Справжнім лихом для міст є автомобілі. Більш як 300 млн автомобілів щодня викидають в повітря 800 тис. тонн окису вуглецю, 1 тис. тонн свинцю. Більшість з 200 компонентів вихлопних газів автомобілів згубно впливає на організм людини, а оксид азоту є одним із компонентів смогу.

Хімічні реакції, які відбуваються в повітрі, призводять до виникнення димних туманів — смогів. Смоги виникають за таких умов: по-перше, великої кількості пилу і газів, які міста викидають у повітря, по-друге, довгого існування антициклонів, коли забруднювачі нагромаджуються приземному шарі атмосфери. Смоги бувають декількох типів. Найбільш вивчений вологий смог. Він характерний для країн з морським кліматом, де дуже часто спостерігаються тумани і висока вологість повітря. Сухий, або лос-анджелеського типу, смог відрізняється від вологого смогу своїми властивостями. Клімат в Лос-Анджелесі (США) сухий, тому смог тут утворює не туман, а синювату імлу.

За чотири дні Лондонського смогу в 1952 році загинуло понад 4 тис. чоловік.

Третій вид смогу — льодяний смог, або смог аляскинського типу. Він виникає в Арктиці й Субарктиці при низьких температурах в антициклоні. Смоги характерні для таких міст, які розташовані в гірських котловинах, де застоюється повітря, наприклад, в Лос-Анджелесі, Нью-Йорку, Чикаго, Токіо, Мілані [2].

Особливо небезпечні сірчисті сполуки й оксиди азоту, які спричиняють кислотні дощі. Кислотні дощі стали дуже поширеним явищем, причому вони можуть випадати на відстані багатьох сотень і тисяч кілометрів від джерела первісного викидання речовини.

Кислотні дощі призвели до закислення природного середовища на великих територіях Європи та Північної Америки. Тут показник кислотності опадів рН = 4,5, тоді як його звичайне значення — 5,6—5,7.

Кислотні дощі залишають на листі дерев чорні плями, закислюють озера і ґрунти, змінюють їхній хімічний склад. Так, за останні десять років у Швеції з 90 тис. озер закислено 20 тис, у Канаді — 50 тис. Близько половини озер у Норвегії мертві, там загинула риба (рН = 5). Серйозно уражені кислотними дощами близько 1 млн га вічнозелених лісів у Центральній Європі, близько 100 тис. га гинуть. Кислотні опади посилюють корозію різних матеріалів і конструкцій. Особливо небезпечні вони для унікальних історичних пам'яток, зокрема мармурових.

Процес закислення опадів триває. Розрахунки показують, що при сталих концентраціях оксиду сірки 80 мкг/м³ і оксидів азоту 50 мкг/м³, що відповідає гранично допустимим концентраціям цих речовин у більшості промислово розвинених країн, рН опадів становить 2,7. Якби такі дощі випадали постійно, то все живе загинуло б. Очевидно, це і є межею закислення [4].

Промислові викиди в атмосферу порушують озоновий шар, який, немов щит, прикриває Землю від сильного ультрафіолетового опромінення. Виявлено різке зменшення шару озону над Антарктидою — своєрідну "озонову дірку". Вміст озону над Антарктидою дедалі зменшується, межі "озонової дірки" розширюються. "Озонова дірка" існує не постійно, а близько місяця на рік, переважно в жовтні. Вона розширюється в бік Австралії, Південної Америки й Африки, що викликає тривогу. У грудні 1986 року з цього приводу було проведено міжнародний семінар метеорологів і геофізиків. Демонструвалися наукові фільми, які показали, що "озонова дірка" — це гігантський атмосферний вихор, який циркулює проти стрілки го­динника. Щодо причин цього явища є три припущення:

— взаємодія оксидів азоту з озоном;

— реакція антропогенного хлору з озоном;

— антропогенні фреони реагують з озоном.

Фреон-12, фреон-11 містять вуглець, фтор і хлор. Вони працюють у холодильниках, балонах з лаком, дезодорантах і під впливом ультрафіолетових променів розкладаються, а молекулярний хлор руйнує озон каталітично. Якщо викиди фреону в атмосферу не припинити, то кількість озону в 2000 році зменшиться на 10 %. Різко зросте ультрафіолетове опро­мінення, помітно зросте кількість захворювань на рак шкіри у людей і тварин [3].

Постійне збільшення кількості спалюваного органічного палива призводить до підвищення концентрації С0₂ в атмосферному повітрі. В 1860 році його вміст становив 0,027 %, на початку XX ст. — 0,029 %, а сьогодні — 0,034 %. Прогнози показують, що до середини XXI ст. його вміст подвоїться. Це призведе до різкого посилення парникового ефекту. Моделювання на ЕОМ показало, що до цього часу середня температура на планеті підвищиться на 2—4 °С, у помірних широтах — на 10—15 °С, і в Арктиці — на 15—20 °С. У Львові середня температура січня -5 °С буде сягати +5 — +10 °С, липня — +18 °С і навіть може зрости до +28 — +33 °С.