Основні критерії:

За методикою оцінки стану території у межах ландшофтно-геохімічного, біохімічного, медико-географічного підходів основними критеріями оцінки екологічного стану території за геохімічною групою екологічних факторів можуть бути значення фонових, кларкових, середніх багаторічних, оптимальних показників стану геосистем, ГДК елементів у компонентах геосистем.

Найбільш небезпечним є діапазон „малого вмісту” життєво важливих хімічних елементів, а критерієм оцінки у цьому випадку є діапазон оптимального вмісту певних хімічних елементів для індикаторних рослин. Критерієм оцінки екологічного стану територій є реакція рослин, неадаптованих до змін геохімічного середовища. Концентрація певного хімічного елементу, яка викликає появу морфологічних та фізіологічних змін, епідемічних захворювань. Значення таких порогових концентрацій – критерій оцінки екологічного стану територій за біогеохімічними параметрами.

Проблемою, від якої залежить коректність оцінок екологічного стану територій, є проблема еталонів геосистем за структурою, за фізико-хімічними властивостями.

Критерієм оцінки геохімічних параметрів стану геосистем є фонові показники вмісту певних хімічних елементів та їх кларки, які використовуються для оцінки природного та техногенного фонду, для оцінки ступеню забруднення території та накопичення хімічних елементів.

До критеріїв оцінки екологічного стану територій за медико-географічним підходом є показники здоров’я населення, його рівень і динаміка.

Лабораторний аналіз:

16. Визначте вологість ґрунту.

Вологість ґрунту характеризується кількістю води, яку видаляють з нього висушуванням при t=100÷105⁰С до постійної ваги.

Природна вологість ґрунту – вологість його в умовах природного залягання. В залежності від способу вираження вологості ґрунту і прийнятих одиниць вимірювання розрізняють вагову W, об’ємну W_V і відносну G вологість.

Вагова вологість ґрунту – відношення маси води, видаленої із зразка висушуванням при 100÷105⁰С, до маси зразка ґрунту у сухому стані, виражене в долях одиниці або процентах.

Об’ємна вологість ґрунту – відношення об’єму води, що міститься у ґрунті, до об’єму всього ґрунту, виражене в долях одиниці або процентах. Об’ємну вологість W_V можна обчислити по значеннях вагової вологості W та об’ємної густини скелету γ_d використовуючи формулу:

Відносна вологість ґрунту – це відношення маси води у ґрунті до об’єму пор, виражене в долях одиниці. Відносна вологість називається також коефіцієнтом водо насичення або ступенем водо насичення, оскільки вона характеризує ступінь наповнення пор ґрунту водою. Величина відносної вологості звичайно змінюється від нуля (сухий ґрунт) до одиниці (повністю водонасичений ґрунт). Обраховують відносну вологість за формулами:

; ; ;

де W – вагова вологість ґрунту;

n – пористість;

e – коефіцієнт пористості, долі одиниці;

γ_d - об’ємна густина скелету, г/см³;

γ_Ѕ - питома густина гнуту, г/ см³.

Встановлення вологості є необхідним для визначення характеристики ґрунту при встановленні межі пластичності, пористості для визначення його ущільнення, яка залежить від визначеного діапазону вологості, визначення фізичного стану ґрунту, що зумовлює його міцність та здатність до деформацій.

Існує два методи визначення вологості ґрунту: 1 – термостатний; 2 – гідростатичний метод визначення вологості ґрунту за допомогою пікнометра.

Термостатний метод визначення вологості ґрунту:

Необхідну величину наважки проби грунту для визначення вологості встановлюють з урахуванням виду досліджуваного грунту, а також вмісту у ньому зерен більших або менших фракцій.

Порядок визначення:

1) у попередньо зважену посудину (бюкс) вміщують пробу грунту, щільно закривають його кришкою і зважують (маса g₁);

2) після зважування посудину з відкритою кришкою ставлять у сушильну шафу і грунт висушують при 100÷105⁰С до постійної маси, що досягають багатократним висушуванням з наступним зважуванням проби;

3) після висушування посудину з грунтом закривають кришкою і охолоджують до кімнатної температури в ексикаторі. Охолоджену посудину з грунтом зважують;

4) повторюють операції, які описані у п.2 і п.3, доки різниця між двома останніми зважуваннями не буде перевищувати 0,2 % від маси зваженої проби грунту.

Для розрахунку вологості грунту за результат зважування приймають найменшу масу посудини з грунтом (g₂).

5) вологість грутну W (в долях одиниці) розраховують за формулою:

;

де g – маса пустої посудини (бюкса), г.

Для вираження вологості у % отриманий результат у долях одиниці слід помножити на 100.

Гідростатичний метод визначення вологості грунту за допомогою пікнометра:

Визначення вологості грунту за допомогою пікнометра засновано на залежності між питомою густиною сухого грунту γ_Ѕ та вологого грунту γ_f.

, (1)

Порядок визначення:

1) встановлюють об’єм мірної колби (калібрують). Для цього у попередньо зважений пікнометр або мірну колбу (маса g₁) наливають воду та доводять до мірної риски на горловині колби за нижнім меніском. Одночасно заміряють температуру води з точністю до 0,1⁰С, і зважують пікнометр з водою (маса g₂). Після цього віднімають g₁ від g₂ і одержують масу води у пікнометрі g₃. Поділивши це значення на густину води при температурі наповнення пікнометра, отримують об’єм води, тобто об’єм пікнометра V₁ з точністю до 0,001 см³. Об’єм пікнометра визначають тричі і для обчислень беруть середнє значення з трьох визначень.

2) у висушений і зважений пікнометр вміщують грунт. Пікнометр з грунтом зважують з точністю не менше 0,1 % від маси зваженої маси грунту g₄. Віднімаючи від останньої масу порожнього пікнометра g₁, знаходять масу вологого грунту g.

3) у пікнометр з грунтом наливають на 0,3-0,5 його ємності, декілька разів збовтують вміст і кип’ятяь на піщаній бані до моменту зникання піни з поверхні рідини.

4) після кіп’ятіння пікнометр охолоджують до первинної температури, доливають воду до мірної риски на горловині, зважують (маса g₅) і вимірюють температуру суспензії з точністю до 0,1⁰С.

5) віднімаючи від маси g₅ масу g₄ одержуємо масу долитої у пікнометр води g₆, а потім розділивши на густину води при виміряній температурі суспензії, знаходять і об’єм долитої води V₂. Віднімаючи V₂ від об’єму пікнометра V₁, встановлюємо об’єм V взятого для випробування ґрунту (об’єм скелету ґрунту + об’єм води, яка міститься у ґрунті).

6) На основі встановлених маси g і об’єму V ґрунту обчислюють питому густину вологого ґрунту г/см³. За допомогою встановленої питомої густини вологого ґрунту γ_f і відомої питомої густини сухого ґрунту γ_s обчислюють вологість випробуваного ґрунту W, користуючись формулою (1).

18. Очищення газових викидів від альдегідів на вашому підприємстві здійснюється мокрим способом. Доведіть наявність альдегідів у рідині, що використовувалась для вловлювання їх з газових викидів. Наведіть відповідні рівняння реакцій.

1) Кольорова реакція на альдегіди з реактивом Шіффа

У пробірку з рідиною, що використовувалася для вловлювання альдегідів з газових викидів, додають 1 мл реактиву Шіффа. Вміст пробірки енергійно перемішують. Через деякий час у пробірці з’являється червоне забарвлення. Потім у пробірку доливають 0,5 мл концентрованої HCl – червоне забарвлення змінюється на синьо-фіолетове.

2) реактивом Толленса

Спочатку добре вимивають пробірку. Для цього у пробірці обережно (рідина кипить поштовхами) кип’ятять 1-2 хв. близько 5 мл 10%-го розчину NaOH, а потім кілька разів миють її дистильованою водою. У вимитій пробірці готують реактив Толленса. До одержаного безбарвного розчину додають кілька крапель рідини, що використовується для вловлювання альдегідів з газових викидів і опускають пробірку на кілька хвилин у водяну баню з температурою води 60-70⁰С. На стінках пробірки поступово виділяється шар срібла у вигляді дзеркала, іноді срібло виділяється у вигляді темного осаду.

3) реактивом Троммера

У пробірку з кількома краплями рідини, що використовується для вловлювання альдегідів з газових викидів додають 2 мл 10%-го розчину NaOH і при струшуванні по краплях 2%-ий розчин CuSO₄ до утворення до незникаючої зависі. Верхню частину рідини нагрівають до закіпання. Блакитний колір змінюється на жовтий (осад), а потім при повному охолодженні на червоний (осад).

2

жовт. червон.

CuOH→Cu₂О+Н₂О

4) реактивом Феллінга

У пробірку з кількома краплями рідини, що використовується для вловлювання альдегідів з газових викидів додають 3 мл свіжоприготовленого реактиву Феллінга. Реакційну суміш нагрівають. Розчин спочатку забарвлюється у зелений, а потім у жовтий колір. Після остигання пробірки випадає осад оксиду міді (І) червоного кольору.

Темний осад або зміна забарвлення вказує на наявність альдегідів у рідині, що використовувалася для вловлювання альдегідів з газових викидів.

Практичне завдання: № 17, №18.

№ 17. На Вашому підприємстві організується нова виробнича дільниця, на якій планується встановлення обладнання, яке виділяє шкідливі речовини. Для видалення шкідливих речовин планується організувати одне джерело викидів з такими параметрами:

№ п/п	Назва показників	Варіант
		1	2	3
1	Витрати повітря L, м3 /год
2	Щільність газового викиду ρ, кг/м3
3	Динамічна густина газу при робочій температурі µt . 106, Па . С
4	Дисперсний склад lg σч
5	Середньомедіанний діаметр dm, мкм
6	Запиленість газу Свх, мг/м3
7	Щільність частинок ρч, кг/м3
8	Необхідна ступінь очистки %

Розрахуйте циклон ЦН-15 згідно запропонованого варіанту. Дайте пропозиції щодо доцільності його використання та приведіть схеми підключення циклону до вентиляційного обладнання, в одному разі типу ВЦ 4-75, а в другому ВЦП-7-40.

Розв’язок:

1. Задаємося типом циклону і вибираємо для нього оптимальну швидкість ω_опт=3,5 м/с, ми задалися циклоном ЦН-15.

2. Визначаємо необхідну площу живого перерізу циклону:

, м²

де L – витрата повітря.

3. Визначаємо діаметр циклону округлюємо до стандартних, де в якості стандартних приймаємо наступні розміри, мм: 200, 300, 315, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1120. Якщо Д>1120 то приймаємо більшу кількість циклонів. Можлива кількість циклонів 2; 4; 6; 8, вибираємо в залежності від діаметру.

4. Визначаємо дійсну швидкість газу в циклоні:

, м/с

Д – той діаметр, що прийняли, переведений в м.

Це значення не повинно перевищувати ω_опт більш ніж на 15 %.

5. Знаходимо гідравлічний опір:

За довідником приймаємо коефіцієнт, на основі яких розраховуємо коефіцієнт гідравлічного опору:

;

ξ_ц – коефіцієнт місцевого опору циклону, (для ЦН-15=155 в сети – спочатку циклон, потім вентилятор; без сети – спочатку вентилятор, потім циклон ξ_ц=163);

К₁ – поправочний коефіцієнт на діаметр циклону:

Д	ЦН-15
200	0,9
300	0,93
400	1,0
500	1,0

К₂ – поправочний коефіцієнт на запиленість газом

К2	Запиленість, г/м3
	0	10	20	40	80	150
	1	0,93	0,92	0,91	0,9	0,86

К₃ – коефіцієнт, що враховує додаткові витрати тиску, вводиться при груповій установці (тобто якщо 1 циклон то він дорівнює 0). При прямокутній установці=35; при круговій компоновці=60.

6. Визначаємо втрати тиску в циклоні:

, Па

Із довідника виписуємо характерні значення ЦН-15

	Дт=0,6 м
	кг/м3
	μт=22,2·10-6 Па·с

7. Визначаємо значення d₅₀ для пилу:

;

Значення величини позначені в формулі буквою „Т” відповідають умовам характерним еталонному випадку.

8. Визначаємо допоміжний параметр Х:

;

За таблицею 1.11 довідника по пило золовловленню визначається значення параметра Ф, який відповідає нормальній функції розподілення, а ступінь очистки буде визначатися:

Х	Ф
-2,7	0,0035
-1,5	0,068
-1	0,158
0	0,5
1	0,84
1,5	0,933
2,7	0,9965

Якщо ефективність отримана менше вимагаємої, то визначаємо новий коефіцієнт циклону:

.

№ 18. Ви бакалавр-еколог лабораторії з охорони навколишнього природного середовища одного з промислових підприємств Полтавської області.

Вам запропоновано запроектувати систему очистки пилогазового викиду з використанням пилоосадочної камери для наступних умов:

- витрати повітря L = х м³/год;

- температура пилогазового викиду t = у ⁰С;

- щільність частинок ρ =z кг/м³

Вам необхідно виконати розрахунок геометричних розмірів пилоосадочної камери. Висота пилоосадочної камери, із конструктивних міркувань, не може бути більше 2 метрів.

Дисперсний склад пилу

Граничні розміри частинок	8	10	20	30	40	50	70
Фракція пилу в % від загальної маси	К	L	М	N	О	Р	П
Dі, прохід	К	К+L	К+L+М	К+L+ М+N	К+L+М +N+О	К+L+М +N+О+Р	К+L+М +N+О+Р+П
Rі, залишок	100-К	100-( К+L)	100-( К+L+М)	І т.д.

R_і (залишок)= 100-D_і (прохід)

Приклад: 100-К; 100-( К+L); 100-( К+L+М)...

Тобто, щоб в сумі в кожній колонці D_і+ R_і=100%.

Далі порахувавши таблицю, по графіку пилу, знаходимо середній медіанний діаметр (d_m):

Рис. 1 .

Спочатку, будуємо криву по проходу і по граничним розмірам частинок. На осі проходу знаходимо точку 50 % і ведемо її горизонтально до кривої. Із точки стику кривої із горизонтальною прямою опускаємо вертикально вниз пряму і на осі абсцис (Х) знаходимо медіанний діаметр (d_m). Це все показано на рис. 1.

Задаємося далі швидкістю повітря в пило осадочній камері. Ця швидкість досягає до 0,6 м/с.

При відомій швидкості і витраті повітря (L = х м³/год) знаходимо орієнтовну площу живого перерізу пило осадочної камери:

м²; (1)

Так як нам дана висота пилоосадочної камери h=2 м, то ми можемо знайти її ширину (b):

; (2)

Далі визначаємо число Рейнольда:

; (3)

β=1,2 кг/м³ – щільність повітря;

μ_пов.=17,75·10^-6 кг/(м·с);

ω – швидкість повітря;

Н=2 м – висота камери.

І в залежності від режиму руху повітря

- турбулентний (Re>2000);

- ламінарний (Re<2000).

Нам необхідно, щоб режим був ламінарний. Але, якщо вийшов турбулентний, то необхідно знизити швидкість повітря в пило осадочній камері і знову перерахувати, до не буде ламінарний режим. При досягненні цього режиму визначаємо швидкість седиментації:

; (4)

Але в нашому випадку буде турбулентний режим і знижувати швидкість не потрібно.

d – медіанний діаметр, що визначений попередньо за графіком (d_m).

μ_пов.=17,75·10^-6 кг/(м·с) – в’язкість повітря;

β – щільність частинок, дана в завданні, (кг/м³);

g=9,81

Далі нам необхідно визначити довжину пило осадочної камери (l):

; ; (5)

v_s – швидкість седиментації;

Н – висота пило осадочної камери;

ω – швидкість повітря в пило осадочній камері (м/с).

Відповідь: 1,37.