Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Охрана окружающей среды. Учебное пособие для проведения практических занятий
.pdf
HD = 5·10
-3
мг/кг·сут.
Задача 3.2. В воду некоторого водоема попала ртуть, в результате чего
содержание этого элемента в тканях рыбы составляет 10 мг/кг. В течение
двух лет в этом водоеме рыбак-любитель ловит рыбу и употребляет ее в пищу. За эти два года он ел рыбу 80 раз, причем за один раз съедал в среднем
150 г. Пороговая мощность дозы ртути (в виде метилртути) при попадании в
организм с пищей составляет 1·10-4 мг/кг·сут. Вычислить риск угрозы здоровью.
С = 10 мг/кг,
m
= 150 г,
p
f = 40 раз в год = 40 (год
T
= 2 года,
p
-1
),
Р = 70 кг,
Т = 10950 сут,
HD = 1·10
-4
мг/кг·сут.
Задача 3.3. В воде некоторого водохранилища обнаружен фенол с кон-
центрацией, равной 3 мг/л. Водохранилище является источником питьевого
водоснабжения. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, пьющего такую
воду в течение трех лет. Учесть, что ежегодно этот человек уезжает из этой
местности в отпуск, в котором проводит в среднем 30 дней. Пороговая мощность дозы фенола при попадании в организм с водой составляет 0,6
мг/кг·сут.
С = 3 мг/л,
v = 2 л/сут,
f = 335 сут/год,
T
= 3 года,
p
Р = 70 кг,
Т =70·365 = 10950 сут,
H
= 0,6 мг/кг·сут.
D
Задача 3.4. Установлено, что в некоторой местности оказались загряз-
41
ненными питьевая вода и выращенные здесь овощи. В воде присутствуют
нефтепродукты, их содержание равно 5 мг/л, а в овощах – тетраэтилсвинец с
содержанием 5 мкг/кг. Всего овощей в России потребляется в среднем 94 кг
на душу населения в год. Человек выпивает в среднем 2 л воды в сутки. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью, если человек подвергается
воздействию указанных токсикантов в течение трех месяцев. Пороговая
мощность дозы нефтепродуктов при попадании в организм с водой составляет 0,6 мг/кг·сут, а пороговая мощность дозы тетраэтилсвинца при попадании
в организм с пищей составляет 1,2 ·10-7 мг/кг·сут. Концентрация нефтепродуктов в воде Сн = 5 мг/л. Концентрация тетраэтилсвинца в овощах С
= 5
Т
мкг/кг = 0,005 мг/кг.
T
= 3 мес. = 0,25 года,
p
v = 2 л/сут,
М
М
= 2·365·0,25 = 182,5л,
воды
= 0,25·94 кг = 23,5 кг,
ов
Р = 70 кг,
Т= 70·365 = 10950 сут,
H
= 0,6 мг/кг·сут.
D(Н)
H
D(Т)
= 1,2·10
-7
мг/кг·сут.
Задача 3.5. В питьевой воде некоторой местности обнаружен хлорорга-
нический пестицид – ДДТ с концентрацией, равной утроенному значению
его ПДК в воде, которая составляет 0,002 мг/л. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, пьющего эту воду в течение одного года. Учесть, что ежегодно этот человек уезжает из данной местности в отпуск, в котором проводит в среднем 30 дней. Пороговая мощность дозы ДЦТ при поступлении с
пищей равна 5·10
-4
мг/кг·сут.
С = 0,006 мг/л,
v = 2 л/сут,
f =335 сут/год,
HD = 5·10
-4
мг/кг·сут.
42
Т
= 1 год,
р
Р = 70 кг,
Т = 30 лет.
Указания к решению задачи
Если решаются задачи, связанные с потреблением питьевой воды, то
среднесуточное поступление токсиканта с водой на 1 кг массы тела человека
т определяется по несколько измененной формуле:
TfvC
×××
m
=
×
P
TP
где С – концентрация токсиканта в питьевой воде, мг/л; v – скорость по-
ступления воды в организм человека, л/сут (считается, что взрослый человек
выпивает ежесуточно 2 литра воды); f – количество дней в году, в течение
которых происходит воздействие токсиканта; Tр – количество лет, в течение
которых потребляется рассматриваемая питьевая вода.
Величины Р и Т – такие же, как и в формуле для поступления токсиканта
с воздухом. Размерность величины m – мг/л·сут.
ЗАДАНИЕ 4
Технологический цикл одного из предприятий требует потребления зна-
чительных количеств воды. Источником является расположенная недалеко от
предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода почти полностью возвращается в реку в виде сточных вод промышленного предприятия. В зависимости от профиля предприятия сточные воды могут содержать самые различные вредные по санитарно-токсикологическому признаку химические
компоненты. Их концентрация, как правило, во много раз превышает концентрацию этих компонентов в реке. На некотором расстоянии от места
сброса сточных вод вода реки берется для нужд местного водопользования
самого разного характера (например, бытового, сельскохозяйственного). В
задаче необходимо вычислить концентрацию наиболее вредного компонента
после разбавления водой реки сточной воды предприятия в месте водопользования и проследить изменение этой концентрации по фарватеру реки. А
43
также определить предельно допустимый сток (ПДС) по заданному компо-
+
⋅
γ
β
ненту в стоке.
Характеристика реки: скорость течения – V, средняя глубина на участке
– H, расстояние до места водопользования – L, расход воды водотока в месте
водозабора – Q, шаг, с которым необходимо проследить изменение концентрации токсичного компонента по фарватеру реки – LS. Характеристика стока: вредный компонент, расход воды предприятием (объем сточной воды) –
q, концентрация вредного компонента – C, предельно допустимая концентрация – ПДК.
Указания к решению задачи
Многие факторы: состояние реки, берегов и сточных вод влияют на бы-
строту перемещения водных масс и определяют расстояние от места выпуска
сточных вод (СВ) до пункта полного смешивания. Выпуск в водоемы сточных вод должен, как правило, осуществляться таким образом, чтобы была
обеспечена возможность полного смешивания сточных вод с водой водоема в
месте их спуска (специальные выпуски, режимы, конструкции). Однако приходится считаться с тем фактом, что на некотором расстоянии ниже спуска
СВ смешивание будет неполным. В связи с этим реальную кратность разбавления в общем случае следует определять по формуле:
K
=
qQ
,
q
где γ – коэффициент, степень разбавления сточных вод в водоеме.
Условия спуска сточных вод в водоем принято оценивать с учетом их
влияния у ближайшего пункта водопользования, где следует определять
кратность разбавления. Расчет ведется по формулам:
1
=
γ
−
;
qQ
)/(1
β
⋅+
3
),(
LЕХР ⋅−=
αβ
где α – коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания.
L – расстояние до места водозабора.
εα
44
3
⋅⋅=
прФ
,/)/(
qDLL
⋅
=
⋅
⋅
⋅
где ε – коэффициент, зависящий от места стока воды в реку: при выпуске
у берега ε=1, при выпуске в стержень реки (место наибольших скоростей)
ε=1,5; L
– коэффициент извилистости реки, равный отношению расстоя-
ф/Lпр
ния по фарватеру полной длины русла от выпуска СВ до места ближайшего
водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой; D – коэффициент турбулентной диффузии,
D
=
2 cm
gHV
,
⋅⋅
где V – средняя скорость течения, м/с; H – средняя глубина, м; g – уско-
рение свободного падения, м/с2; m – коэффициент Буссинского, равный 24; с
– коэффициент Шези, который выбирают по таблицам. Однако в данной задаче предполагается, что исследуемые реки являются равнинными, поэтому
справедливо приближение:
D
=
HV
200
,
Реальная концентрация вредного компонента в водоеме в месте бли-
жайшего водозабора вычисляется по формуле:
С
С
=
В
K
Эта величина не должна превышать ПДК (предельно допустимая кон-
центрация). Необходимо также определить, какое количество загрязняющих
веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчеты проводятся только для консервативных веществ, концентрация
которых в воде изменяется только путем разбавления, по санитарнотоксилогическому показателю вредности. Расчет ведется по формуле:
где С
ст.пред.
ПРЕДСТ
..
ПДККС
– максимальная (предельная) концентрация, которая может
,
быть допущена в СВ или тот уровень очистки СВ, при котором после их
смешивания с водой у первого (расчетного) пункта водопользования степень
45
загрязнения не превышает ПДК.
Предельно допустимый сток рассчитывается по формуле:
СПДС
=
q
ПРЕДСТ ..
С
Далее необходимо построить график функции распределения концен-
трации вредного компонента в зависимости от расстояния до места сброса
СВ по руслу реки с шагом LS, указанным в варианте: F=C(L).
В результате вычислений должны быть получены следующие характери-
стики СВ
– кратность разбавления К;
– концентрация в месте водозабора – Св, мг/л;
– предельная концентрация в стоке – С
ст.пред
., мг/л;·
– предельно допустимый сток – ПДС, мг/с;
– график функции F=C(L).
Таблица 19. – Варианты для выполнения задания
Параметр №№
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Вредный компонент
ПДК, мг/л 0,7 0,02 0,01 0,35 0,01 0,02 1 0,5 0,01 1
Q, м3/с 20 30 40 50 60 70 80 10 50 30
q, м3/с 1 0,5 0,7 1,2 1 0,8 1,1 0,4 1 0,8
V, м/с 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 1,5 1 0,7
H, м 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 2 0,5 2 1,5
L, м 500 1000 1500 2000 1000 3000 1500 500 1000 1500
LS, м LS = L / 5
С, мг/л 1,5 0,1 0,06 2,0 0,04 0,18 5,5 1,5 0,06 6,0
Для всех вариантов
Керосин Cu Cr Фенол Pb Zn Cl NaOH Hg H2PO
ε = 1; Lф/Lпр = 1
3
Задания для самостоятельного выполнения
Задание 1. Вода считается чистой, если ее состав и свойства по всем по-
46
казателям не выходят за пределы нормативов, а содержание вредных веществ
не превышает ПДК. При наличии в воде нескольких веществ с одинаковыми
лимитирующими показателями вредности (ЛПВ) должно выполняться условие:
∑
i
=
n
1
Ci
ПДКi
≤
1,
где: Ci – концентрация i-го вещества одного ЛПВ;
ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества;
n – число веществ с одинаковыми ЛПВ.
Пользуясь таблицей 20, определите, можно
ли считать воду чистой, если
она содержит хлориды – 320 мг/л; нитраты – 5 мг/л; марганец – 0; сульфаты –
250 мг/л; железо – 0,1 мг/л и цинк – 2 мг/л.
Таблица 20. – ПДК некоторых веществ в воде
№
п/п
1. Сухой остаток 1000
Показатели Концентрация (ПДК)
2. Хлориды 350
3. Нитраты 10
4. Марганец 0,1
5. Сульфаты 500
6. Железо 0,3
7. Цинк 5
Примечание: Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ
в питьевой воде, мг/л.
Вопросы для беседы
1. Перечислите основные свойства воды, ее значение для экосистемных
и биосферных процессов.
2. С какими видами деятельности связано основное потребление воды
человеком?
3. Что понимается под водоемкостью производства, транспирационны-
47
ми коэффициентами и каковы их значения при получении отдельных видов
продукции?
4. Каково соотношение объемов пресных и соленых вод на земле?
5. Какие виды деятельности ведут к уменьшению запасов воды в источ-
никах?
6. Что понимается под безвозвратным водопотреблением? Для какой
отрасли хозяйства оно наиболее характерно?
7. Какие объемы воды (км
3
) человечество потребляет в настоящее вре-
мя? Как это соотносится с годовым стоком рек мира?
8. Какова скорость обновления речных, озерных и подземных вод? Ка-
кое значение этот показатель имеет для водопотребления?
9. Назовите основные загрязняющие воду вещества и источники загряз-
нения для пресных и морских вод.
10. Что такое эвтрофикация
вод? Какие причины ее вызывают?
11. Какие цепные реакции являются следствием эвтрофикации, их значе-
ние для качества вод и водных экосистем.
12. Назовите основные источники теплового загрязнения вод, а также
причины и следствия данного явления.
Темы для подготовки рефератов
1. Запасы пресной воды. Особенности их распределения в мире и Рос-
сии.
Неоднородность водопотребления и дефициты водообеспеченности. Ин-
тенсивный рост потребности в воде и ее загрязнения в XX веке.
2. Признаки экологических кризисов на водных экосистемах и пути их
решения. Потеря способности природных вод к самоочищению под влиянием
загрязнений. Процессы эвтрофизации, цветения и деградации водоемов.
3. Примеры экологических кризисов и опасных загрязнений на крупных
водоемах
(Великие американские озера, оз. Балатон, оз. Байкал).
48
ЗАНЯТИЕ 5
ТЕМА: ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ
Цель занятия: ознакомиться с типами, видами и формами загрязнений
компонентов почв и их последствиями.
Словарный диктант: литосфера, аэрозоли, буферность почвы, фоновое
содержание тяжелых металлов, экосистемы
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
ЗАДАНИЕ 1
Задача 1.1. Осадок, образовавшийся при очистке бытовых сточных вод,
содержит медь в концентрации С(Cu)=14г/м
С(NO
¯)=450г/м3. Плотность осадка pос = 1,30т/м3. Плодородный слой участка
3
3
, и нитраты в концентрации
представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава
мощностью H=0,3 м и плотностью p
= 1,55 т/м3. Фоновая концентрация ме-
п
ди в почве по данным санитарно-эпидемиологической службы равна
С
(Cu)=0,3 мг/кг почвы, нитратов – С
ф
(NO
ф
¯)=40 мг/кг. Требуется определить
3
массу m, объем V и высоту h осадка, который допустимо использовать в качестве удобрения для с/х объекта на площади S=0,5га.
Задача 1.2. Определить массу m, объем V и высоту h осадка, а также
концентрацию всех компонентов в осадке, который допустимо использовать
в качестве удобрения для с/х объекта на площади S согласно
данным варианта, выбранного по последней цифре в номере списка группы. Пользуясь таблицами 21 и 22.
Таблица 21. – Варианты для выполнения задания
Данные для расчета № варианта
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Площадь участка S, га 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4
Мощность почвенного
слоя H, м
Плотность почвенного
3
слоя p
Фоновое со- Cu 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,20 0,30 0,40
п,
т/м
0,2 0,25 0,3 0,25 0,3 0,2 0,25 0,3 0,2 0,3
1,50 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59
49
держание в
+=⋅
+
Mn 200 220 240 260 280 300 350 400 450 500
почвенном слое
С
(х), мг/кг
ф
Содержание в
осадке С (х),
3
г/м
Плотность осадка pос,
3
т/м
V 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
-
NO
Cu 14 15 16 17 18 19 20 22 24 24
Mn 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
V 500 600 700 800 900 100 1100 1200 1300 1400
NO
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
3
-
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
3
1,35 1,30 1,25 1,40 1,20 1,30 1,22 1,26 1,28 1,32
Таблица 22. – Предельно допустимые концентрации веществ в почве
Наименование вещества Медь Марганец Ванадий Нитраты
ПДК, мг/кг почвы 3,0 1000 150 130
Указания к решению задачи
Определить массу и объем осадка, образовавшегося после очистки бытовых сточных вод, который допустимо использовать в качестве удобрения для
сельскохозяйственного объекта.
Расчет количества осадка, который возможно использовать в качестве
удобрения, проводится по следующей методике:
1. Составляется уравнение материального баланса, исходя из условия
равномерного смешивания осадка с плодородным
⋅
где С
масса плодородного слоя почвы, кг; С
ке, мг/кг осадка; m = масса осадка, кг; С
– фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы; М –
ф
– концентрация i-го вещества в осад-
ос
– концентрация i-го вещества в
см
слоем почвы:
CMОСФ
),( mMCmCMС
почве после смешивания ее с осадком, мг/кг почвы.
Для того чтобы осадок можно было использовать в качестве удобрения,
необходимо соблюдение следующего основного условия для каждого веще-
ства:
CM
≤
,
ПДКC
где ПДК – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в почве,
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]