Экология практикум М

Для расчета КОП при отсутствии ПДКсс используют значения ПДКмр, ОБУВ или уменьшенные в 10 раз значения предельнодопустимых концентраций рабочей зоны. Для веществ, по которым отсутствует информация о ПДК или ОБУВ, значения КОП приравнивают к массе выброса данных веществ.

Предприятия по величине категории опасности делят на четыре категории. Граничные условия для деления предприятий на категории опасности приведены в таблице 4.3.

Т а б л и ц а 4 . 3 – Граничные условия для деления предприятий по категории опасности

Загрязнение городской среды от промышленных и транспортных источников определяется многими факторами, среди которых ключевые

– мощность источника, высота его над рельефом, состав и температура отходящих газов, спектр примесей, внешние условия рассеивания (метеорологические данные, роза ветров), тип ландшафта и другие. С учетом этих факторов выделения в атмосферный воздух вредных веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Размер этих зон до границы жилой застройки устанавливают для предприятий, являющихся источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами, выделяемыми непосредственно от источников загрязнения атмосферы сосредоточенными (через трубы, шахты) или рассредоточенными (через фонари зданий и другие) выбросами, а также для тепловых, электрических станций, производственных и отопительных котельных. В соответствии с санитарной классификацией предприятий, производств и объектов в настоящее время приняты следующие размеры санитарно-защитных зон для предприятий (таблица 4.4):

31

Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть увеличена при необходимости не более чем в три раза в зависимости от ряда причин:

а) эффективности предусмотренных или возможных для осуществления методов очистки выбросов;

б) отсутствия способов очистки выбросов; в) размещения жилой застройки при необходимости с

подветренной стороны по отношению к предприятию; г) розы ветров и других неблагоприятных местных условий

(например, частые штили и туманы); д) строительства новых, еще недостаточно изученных, вредных в

санитарном отношении производств.

Результаты расчетов КОВ и КОП сводятся в таблицу 4.5.

Вывод по результатам расчетов включает в себя выбор приоритетной примеси по массе выброса и по категории опасности вещества, а также отнесение предприятия к определенной категории опасности и выбора соответствующего размера санитарно-защитной зоны.

Пример расчета

Исходные данные для расчета определяются согласно Приложению А по своему номеру варианта и заполняются в виде таблицы 4.6:

32

По данным таблиц 4.1 и 4.2 для исследуемых загрязняющих веществ определяют величину ПДК, класс опасности и коэффициент i и сводятся в таблицу 4.7.

Выполнение:

КОВ = (Мi / ПДКi) i, м3/с

Перевод М из т/год в г/с: 1000 · 1000 · 1000 / 365 · 24 · 60 · 60 =

31,7

КОВNO2 = (69,09 · 31,7 / 0,04)1,3 = 1443000 = 1,44 · 106 м3/с КОВУВ = (2326,4 · 31,7 / 50)0,9 = 1500 = 1,5 · 103 м3/с КОВСО = (139,5 · 31,7 / 3)0,9 = 711 м3/с

Расчет категории опасности предприятия:

КОП = КОВ1 + КОВ2 + … + КОВi, м3/с

КОП = 1440000 + 1500 + 711 = 1445211 = 1,45 · 106 м3/с

Вывод: Приоритетной примесью по массе выброса от предприятия ГКС Медногорск Медногорского ЛПУ и Уралтрансгаз являются углеводороды, на их долю приходится 91,85 %, по категории опасности вещества – диоксид азота (99,8 %). Суммарное значение категории опасности предприятия показывает, что исследуемое нами предприятие относится ко II категории опасности и размер санитарно-защитной зоны составляет 500 м.

33

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение понятию среда жизни человека.

2.Какие компоненты входят в состав среды жизни человека?

3.Что такое качество жизни?

4.Перечислите основные показатели качества жизни.

5.Приведите классификацию болезней с примерами.

6.В чем различие между понятиями ксенобиотики, токсиканты, канцерогены.

7.Назовите основные виды устойчивости живых систем.

8.Каковы последствия экологических стрессов на уровне организмов?

9.Каким образом пыль влияет на организм человека?

10.Как влияют электромагнитные поля на организм человека?

34

ТЕМА 5 ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Практическое занятие 5 Изучение процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания

ее устойчивости

Задание 1. Методика расчета критерия качества атмосферы промышленного города

Цель работы: овладение методикой расчета категории опасности территории при конвективной и молекулярной диффузии.

Общие положения. В случае, когда на территории исследуемого территориально-производственного комплекса (ТПК) стоит ясная погода, прогноз качества атмосферного воздуха следует проводить с учетом механизмов рассеивания примеси в атмосфере. То есть, изменение опасности территории происходит за счет диффузии примеси в объеме среды во времени (молекулярная диффузия) или за счет конвекции примеси со средой в пространстве. Молекулярную диффузию (штиль), в свою очередь, мы разбиваем на две составляющие: инверсионное движение воздушных масс ( v 0м / с ), как наиболее неблагоприятное погодное условие, и перемещение воздушных масс в результате температурных стратификаций v 0,1 1м / с ). Так как, ветреная погода является наиболее вероятной и благоприятной ситуацией, в первую очередь имеет смысл рассмотреть рассеивание примеси в воздушном пространстве города при конвективной диффузии.

Для оценки способности исследуемой территории к рассеиванию примеси необходимо определить категорию опасности территории, в которую заложен определенный экологический смысл – это емкость приземного слоя атмосферы данной территории по примесям, рассчитанная с учетом кинетики диффузии.

Для ветреной погоды (конвективная диффузия) категория опасности территории, в которой рассеивается примесь при стандартных экологических условиях, рассчитывается по формуле 5.1, которая учитывает скорость ветра:

35

– степень, соответствующая классу опасности примесей, присутствующих в атмосфере исследуемой территории (определяется по таблице 4.1).

Определение критерия качества атмосферы проводится по формуле

5.2:

где КОГ – категория опасности города, м3/с.

По изменениям критерия качества атмосферы проводится прогноз и картирование территории города по экологическому благополучию городской среды. Это можно сделать при использовании ограничений, предложенных во «Временной методике отнесения территории к зонам экологического неблагополучия» (таблица 5.1).

Задание (определяется по Приложению Б): Рассчитать КОТ (по пяти приоритетным веществам: диоксиду азота, диоксиду серы, оксиду углерода, сероводороду и пыли) и критерий качества атмосферы механизм рассеивания примеси – конвективная диффузия, заполнить таблицу 5.2, построить график зависимости критерия качества атмосферы от скорости ветра при рассеивании примеси по механизму конвективной диффузии и при молекулярной диффузии с заполнением таблицы 5.3 и построением графика зависимости критерия качества атмосферы от продолжительности при рассеивании инверсий воздушных потоков скорости ветра при рассеивании примеси по механизму молекулярной диффузии. Провести ранжирование территории по экологическому неблагополучию согласно таблице 5.1.

R = __________________________.

КОГ = ________________________.

(NO2) = _____________________.(SO2) = _____________________.

(CO) = ______________________.

36

(H2S) = _____________________.(пыль) = ____________________.

Т а б л и ц а 5 . 2 – Значение категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого ТПК. Механизм рассеивания примеси – конвективная диффузия

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Построение графика зависимости критерия качества атмосферы от скорости ветра при рассеивании примеси по механизму конвективной диффузии. Проанализировав график зависимости, сделайте следующие выводы:

1.Какая критическая скорость движения воздушных потоков?

2.При какой скорости ветра происходит процесс накопления примеси?

3.При какой скорости движения воздушных слоев превалирует рассеивание примеси?

Расчет КОТ от продолжительности инверсий воздушных потоков

Для штиля (молекулярная диффузия) категория опасности территории рассчитывается по формуле 5.3, которая учитывает его продолжительность:

где t – продолжительность инверсий (0; 0,5; 1; 3; 6 часов).

Т а б л и ц а 5 . 3 – Значения категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого ТПК, при рассеивании примеси по механизму молекулярной диффузии

37

Построение графика зависимости критерия качества атмосферы от продолжительности при рассеивании инверсий воздушных потоков. Проанализировав график зависимости, сделайте следующие выводы:

1.Какое критическое время установления равновесия в системе?

2.В какой период времени накопление примеси преобладает над рассеиванием примеси?

3.Из результатов расчетов сделайте, вывод как качество атмосферы урбанизированной территории изменяется, во времени.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение понятию ТПК?

2.Дайте определение понятию молекулярная диффузия.

3.Дайте определение понятию конвективная диффузия.

4.В чем заключается экологический смысл параметра категория опасности территории?

5.Каким образом проводится прогноз и картирование территории города по экологическому благополучию городской среды?

38

ТЕМА 6 ЭКОЗАЩИТНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

Семинарское занятие 6 Изучение основных методов очистки с целью улучшения качества

окружающей природной среды

Вопросы семинара

1.Очистка газообразных промышленных выбросов от пылей.

2.Улавливание газообразных примесей из технологических выбросов.

3.Механические и химические методы очистки сточных вод.

4.Физико-химические, биологические и термические методы очистки сточных вод.

5.Отходы производства и отходы потребления. Полигоны для твердых бытовых отходов.

6.Компостирование твердых отходов. Сжигание твердых отходов. Получение биогаза.

7.Вторичное сырье. Методы переработки вторичного сырья. Организация безотходных (малоотходных) производств.

Основные понятия изучаемой темы

Очистка газообразных промышленных выбросов от пылей при помощи пылеосадительной камеры, циклона, фильтров, электрофильтров, скуббера Вентури, полого форсуночного скруббера, барботажно-пенного пылеулавителя.

Улавливание газообразных примесей из технологических выбросов с помощью насадочного адсорбера, полого распыливающего абсорбера, каталитического метода, биофильтра, термического метода.

Механические методы очистки сточных вод: процеживание (решетки, сита, волокноулавители), отстаивание (песколовки, отстойники, жироуловители, маслоуловители, нефтеловушки), очистка сточных вод в поле действия центробежных сил (гидроциклоны), фильтрация (зернистые фильтры и микрофильтры).

Химические методы очистки сточных вод: нейтрализация, окисление-восстановление.

Физико-химические методы очистки сточных вод: флотация, экстракция, адсорбция, гиперфильтрация, эвапорация, коагуляция, флокуляция.

Биологические методы очистки сточных вод: в естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) и искусственных (биофильтры, аэротенки, окситенки) условиях.

Отходы производства и отходы потребления. Основные источники образования отходов. Полигоны для твердых бытовых отходов: правила

39

устройства и эксплуатации, проблемы, связанные с захоронением твердых бытовых отходов. Компостирование твердых отходов. Сжигание твердых отходов. Получение биогаза. Вторичное сырье. Методы переработки вторичного сырья. Организация безотходных (малоотходных) производств.

Задание 1. Представьте схему и объясните принципы работы аппаратов для очистки газов от вредных примесей:

пылеосадительная камера;

циклон;

полый форсуночный скруббер;

скруббер Вентури;

барботажно-пенный пылеулавитель.

Задание 2. Объясните.

1.Каталитический метод очистки отходящих газов.

2.Термический метод очистки отходящих газов.

3.Принцип работы абсорбера.

4.Принцип работы адсорбера.

5.Принцип работы биофильтра.

6.Принцип работы электрофильтра.

Задание 3. Дополните предложения.

1.Для очистки отходящих газов от пыли используют __________.

2.Адсорбция отходящих газов основана на извлечении загрязняющих веществ с помощью __________.

3.Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные вещества в присутствии __________.

4.Для осуществления дожигания необходимо поддержание высокой температуры очищаемого газа и наличие достаточного количества __________.

5.Процесс __________ состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред.

6.Аппарат, принцип работы которого основан на способности микроорганизмов разрушать практически любые соединения природного

иискусственного происхождения, называется __________.

7.В качестве адсорбента используют __________.

8.Метод очистки отходящих газов, основанный на селективном поглощении вредных газов и паров твердыми материалами, имеющими развитую микропористую структуру, называется _________.

9.В качестве абсорбента используют __________.

40