Содержание
Вопрос 23. 2
Задача 27. 6
Задача 75. 9
Задача 77. 11
Задача 102. 15
Задача 127. 19
Задача 174. 22
Список литературы.. 25
Вопрос 23
Нообиогеноциноз – элементарная структурная единица техносферы. Типы. Взаимодействие компонентов.
Нообиогеосфера и её основные свойства
1. Ноосфера является не просто дальнейшим развитием существующих земных оболочек и, прежде всего, биосферы, но она осуществляет их универсальный синтез. Последний в той или иной степени присущ всем земным оболочкам, которые влияют друг на друга, посредством корреляций, образованием общих темпомиров, проникновением их субстанций друг в друга. Однако в рамках нообиогеосферы этот синтез достигает своей универсальности, в него вовлекается человеческая деятельность и соответственно все производимые ею оболочки. Взаимодействие оболочек становится все более системным и оптимальным, регулируется и направляется едиными темпоритмами.
2. Нообиогеосфера состоит из ярко выраженных структурных ячеек. Основываясь на последних результатах исследований в области естественных наук, а также развитии основных идей современной научной методологии (синергетической, системной) можно обосновать существование трех организационно-структурных уровней нообиогеосферы: ноосферная личность (микроуровень), нообиогеоценоз (мезоуровень), сама ноосфера (макроуровень). Все эти элементы самоподобны друг другу и между ними существует глубокая взаимосвязь. Кроме того, можно выделить несколько ноосферных подсистем: пневматосфера - сфера ноосферной духовности, инфосфера, техносфера. Наиболее важным элементом нообиосферы является нообиогеоценоз, в котором осуществляется взаимодополнительный синтез процессов, принадлежащих неживому, живому и духовному мирам.
3. Характерной основной чертой ноосферной личности является её способность включиться в процессы происходящие внутри нообиогеоценоза. Как нообиогеоценоз может существовать только благодаря усилиям ноосферной личности, точно также и ноосферная личность в полной мере может существовать только в условиях нообиогеоценоза. Ноосферная личность обладает самодостаточностью, ответственностью, внутренней гармонией. Регулировочные процессы в пределах ноосферы осуществляются при активном её участии на основании наук ноосферного класса. Эта деятельность позволяют сформировать нообиогеосферу как совокупность взаимосвязанных нообиогеоценозов, объединенных оптимальными потоками вещества, энергии, информации, таким образом, что управление и их собственная самоорганизация дополняют друг друга. Все процессы протекающие в ноосфере должны стремиться к минимуму энергетических и информационных затрат, а также сохранять многообразие в мире неживого, живого и духовного.
Нообиогеоценоз (греч. koinos - общий) - элементарная, эволюционирующая структурная единица ноосферы. Биогеоценоз - это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и косных компонентов, объединенных обменом вещества и энергии в единый природный комплекс. Совокупность биогеоценозов образует биосферу. Однако, в настоящее время жизнедеятельность популяции человека, вооруженного энергией и знаниями становится причиной нарушения связей внутри биогеоценозов, прежде всего, трофических цепей, что ведет к разрушению биосферы.
Биогеоценоз, нарушенный вмешательством человека, может быть сохранен в результате превращения его в "расширенный биогеоценоз". В таком случае направленная деятельность человека компенсирует нарушенные связи в этой системе и приводит ее к состоянию устойчивого динамического равновесия. Эта деятельность, проявляемая как регулирующий и направляющий фактор, может быть осуществлена только в рамках ноосферы, которая согласно учению В.И. Вернадского является высшей стадией развития биосферы. Именно развивая представления о ноосфере, был поставлен вопрос об основном её элементе и введено понятие нообиогеоценоза.
Нообиогеоценоз - это совокупность всех взаимодействий системы, состоящей из биогеоценоза и антропоценоза (от греч. anthropos - человек), обеспечивающих устойчивость этой системы, благодаря безотходному круговороту вещества энергии и информации. Или иначе, это сообщество людей со всеми присущими им взаимодействиями между собой и окружающей их средой, находящимися в устойчивом равновесии с соответствующими биогеоценозами. Основной особенностью нообиогеоценоза является то, что в его пределах сознание и процессы, обусловленными всеми остальными земными оболочками образуют принципиально новое динамическое равновесие. Он также включает в себя самоорганизационные процессы, затрагивающие все геосферы, объединяет их в гетероциклы. Тем самым обеспечивается появление "ноосферной духовности" и возможность ее существования в течении длительного отрезка времени. Концепция нообиогеоценоза не может быть построена только методами естественных наук, поскольку взаимосвязи имеющие место в биогеоценозах должны быть гармоничным образом дополнены процессами мышления и рефлексии в пределах как отдельного человека так и ноосферы в целом.
В качестве модели нообиогеоценоза можно рассматривать совокупность циклических процессов, охватывающих участок земной поверхности, начинающийся в недрах Земли и замыкающийся в ближнем космосе (геокосмосе). В его пределах отдельные устойчивые природные процессы когерентно связаны между собой, а их ритмы формируют единую гармонию. Поскольку внутри каждого отдельного биогеоценоза нет ни одной существенной биоценологической, геоморфологической, гидрологической, климатической и почвенно-геохимической границы, то он представляет собой "биохорогическую единицу" (от греч. choros - место, пространство).
Основными взаимодействующими слагаемыми биогеоценозов являются: абиотическая часть, 2. продуценты - автотрофные организмы, создающие органическое вещество, 3. консументы (потребители органического вещества) - гетеротрофные организмы, главным образом, животные, редуценты - гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы. Эти же слагаемые являются основными частями нообиогеоценозов, где дополнительно появятся компоненты, соответствующие антропному, социальному, культурному и другим уровням взаимоотношений, связанных с функционированием и развитием человечества. Нообиогеоценоз также не содержит внутри себя существенных границ, в том числе социальных, информационных, культурных, все перечисленные выше процессы будут формировать единое структурное образование - устойчивую ячейку ноосферы. В пределах нообиогеоценоза и всей ноосферы в целом уравновешиваются космические ритмы, планетарные процессы, рефлексия человеком окружающей среды.
Задача 27
Рассчитать допустимую концентрацию загрязняющих веществ в стоках предприятия при сбросе их в открытый водоем.
Определить эффективность очистки по каждому загрязняющему веществу. Исходные данные приведены в табл.1
Таблица 1 – Исходные данные
Категория реки и средний расход воды Q, м/с3 |
Коэффициент смешения γ |
Виды и концентрации веществ в сточных водах предприятия до очистных сооружений Сфакт i, мг/л |
Расход сточных вод q, м/с |
Фоновые концентрации загрязняющих веществ Сф i, мг/л |
Санитарно-бытовое водопользование 2,5 |
0,46 |
Взвешенные вещества – 250,0 ПАВ (ОП-7) – 10,5 Каптакс – 20,3 Нефтепродукты – 160,3 Формальдегид – 1,4 Тиомочевина – 6,8 |
0. 25 |
Взвешенные вещества – 10,0 ПАВ (ОП-7) – отсутствует Каптакс – отсутствует Нефтепродукты – 0,005 Формальдегид – отсутствует Тиомочевина – 0,015 |
Решение:
Распределяем загрязняющие вещества стоков по группам лимитирующего показателя вредности для водоема cанитарно-бытового водопользованиz :
1) санитарно-токсикологическая – формальдегид, тиомочевина
2) общесанитарная – отсутствует;
3) органолептическая - взвешенные вещества; ОП-7, каптакс, нефтепродукты
4) рыбохозяйственная – отсутствует
5) токсикологическая – отсутствует
Определим ПДК для каждого из этих веществ в воде ПДК, мг/л:
Взвешенные вещества – Сф + 0,25 мг/л
ПАВ (ОП-7) – 0,1 мг/л
Каптакс – 0,0 мг/л
Нефтепродукты – 0,3 мг/л
Формальдегид – 0,01 мг/л
Тиомочевина – 0,03 мг/л
По формуле (1) рассчитаем Сор мг/л загрязняющих веществ в стоках без учета их совместного влияния в водоеме:
Сор = γ Q / q * (ПДКi – Cф i ) + ПДК (1)
С взвеш; ор =0,46 * 2,5 / 0, 25 * (10,0+0,25 – 10,0) + (10,0 + 0,25) = 11,4
С ОП-7 ор =0,46 * 2,5 / 0, 25 * (0,1– 0,0) + 0,1 = 0,56
С Каптакс ор =0,46 * 2,5 / 0, 25 * (0,0– 0,0) + 0,0 = 0,0
С Нефт ор = 0,46 * 2,5 / 0, 25 * (0,3– 0,005) + 0,005 = 1,362
С Форм ор = 0,46 * 2,5 / 0, 25 * (0,01– 0,0) + 0,01 = 0,056
С Тиом ор = 0,46 * 2,5 / 0, 25 * (0,03– 0,015) + 0,03 = 0,099
Учитывая, что в санитарно-токсикологическую группу и органолептическую группы входят несколько ингредиентов, рассчитываем ожидаемую концентрацию, мг/л каждого из загрязняющих в створе реки по формуле (2):
Сожид i = (q Cор i + γ Q Cф i) / (q + γ Q )
При расчете Сожид i , учитываем, что эта величина не должна превышать ПДКi
Санитарно-токсикологическая группа: формальдегид, тиомочевина
С форм ожид = (0,25 * 0,056+ 0,46 * 2,5 *0)/ (0,25 + 0,46 * 2,5) = 0,01
С Тиом ожид = (0,25 * 0,099+ 0,46 * 2,5 *0,015)/ (0,25 + 0,46 * 2,5) = 0,03
Органолептическая группа: взвешенные вещества; ОП-7, каптакс, нефтепродукты
С взвеш ожид = (0,25 * 11,4+ 0,46 * 2,5 *10,0)/ (0,25 + 0,46 * 2,5) = 10,25
С ОП-7 ожид = (0,25 * 0,56 + 0,46 * 2,5 *0,56)/ (0,25 + 0,46 * 2,5) = 0,56
С каптакс ожид = (0,25 * 0,0+ 0,46 * 2,5 *0,0)/ (0,25 + 0,46 * 2,5) = 0,0
С нефтожид = (0,25 * 1,362+ 0,46 * 2,5 *0,005)/ (0,25 + 0,46 * 2,5) = 0,247
Проведем проверку по данной группе веществ на соответствие нормам по формуле (3):
Санитарно-токсикологическая группа:
Сожид 1 / ПДК1 + Сожид 1 / ПДК1 + Сожид n / ПДКn ≤ 1 (3)
С форм ожид / ПДК форм + С Тиом ожид / ПДК Тиом ожид - ≤ 1
0,01/ 0,01 + 0,03 /0,03 >1
Так как сумма больше единицы, то производится корректировка Сожид i каждого компонента в сторону уменьшения:
Сожид i (уточ) = Сожид i / n (4)
Снижаем концентрацию каждого компонента в 2,0 раза:
С форм ожид = 0,5
С Тиом ожид = 0,5
Органолептическая группа:
С взвеш ожид / ПДК взвеш + С ОП-7 ожид / ПДК ОП-7 + С каптакс ожид / ПДК каптакс + С нефтожид / ПДК нефт ≤ 1
10,25/ 10,25 + 0,56/ 0,1 + 0 + 0,247/0,3 > 1
Снижаем концентрацию каждого компонента в 4,0 раза:
С взвеш ожид = 10,25/4 = 2,56
С ОП-7 ожид = 0,56 / 4 = 0,14
С каптакс ожид = 0/4 = 0
С нефтожид = 0,247/4= 0,061
По формуле (5) определяем допустимую концентрацию, мг/л, загрязняющих веществ в стоках после очистки с учетом совместного влияния веществ в данной группе лимитирующего показателя вредности:
Сдоп i = (Сожид i уточн (q + γQ) – γQ Cфi )/ q (5)
Санитарно-токсикологическая группа:
С форм доп = (0,5 (0. 25+0.46*2,5) – 0,46*2,5*0)/0.25 = 2,8
С Тиом доп = (0,5 (0. 25+0.46*2,5) – 0,46*2,5*0,015)/0.25 = 2,73
Органолептическая группа:
С взвеш доп = (2,56 (0. 25+0.46*2,5) – 0,46*2,5*10,0)/0.25 = 31,664
С ОП-7 доп = (0,14 (0. 25+0.46*2,5) – 0,46*2,5*0)/0.25 = 0,784
С каптакс доп = (0 (0. 25+0.46*2,5) – 0,46*2,5*0)/0.25 = 0
С неф доп = (0,061 (0. 25+0.46*2,5) – 0,46*2,5*0,005)/0.25 = 0,3186
Определяем эффективность работы очистного оборудования, %, по каждому виду загрязнений по формуле (6):
Э = (Сфакт i - Сдоп i)/ Сфакт i *100 (6),
где Сфакт i – концентрация загрязняющего вещества в сточной воде данного предприятия до очистных сооружений, мг/л
Э форм =(1,4 – 2,8)/1,4*100 = 100 %
Э Тиом = (6,8 – 2,73)/6,8*100 = 59,8 %
Э взвеш = (250 – 31,6)/ 250 *100 = 87,3 %
Э ОП-7 = (10,5 – 0,784)/10,5*100 = 92,5 %
С каптакс ор = (20,3 – 0)/20,3*100 = 100 %
С неф ор = (160,3– 0,3186)/160,3*100 = 99,8%
Задача 75
Рассчитать предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия в одном из регионов России, при условии, что биоочистные системы (поля орошения) работают при температуре окружающей среды ≥ +10ºС. Исходные данные приведены в табл. 2, 3
Таблица 2 – Исходные данные по характеристике стоков предприятия, направленных на биоочистку
Вид загрязнителя стоков |
Концентрация, мг/л |
ПДК, мг/л |
|
До очистки |
После очистки |
||
Нефтепродукты |
22 |
0,1 |
0,05 |
Алкилсульфонат |
15 |
0,75 |
0,5 |
Взвешенные вещества |
150 |
30,0 |
25,0 |
Сульфаты (SO42) |
250 |
120 |
100 |
Железо (Fe3+ ) |
12.4 |
0.1 |
0.05 |
Таблица 3 – Исходные данные для расчета
Vстоков, м3/сутки |
Регион |
720 |
Московская область |
Решение:
Рассчитаем фактическую массу каждого загрязнителя в стоках по формуле (7), мг/л или г/см3:
mi = Cн i – Cк i (7),
где Cн i и Cк i - начальная и конечная концентрация загрязнителя в сточных водах до и после биоочистки, мг/л.
m(Нефт)= 22-0,1 = 21,9
m(Алкилсульфонат) =15-0,75 = 14,25
m(Взвешенные вещества) = 150-30 = 120
m((SO42))= 250-120 = 130
m ((Fe3+ ))= 12,4 – 0,1 = 12,3
Определим степень токсичности каждого загрязнителя в стоках по формуле (8):
Аi=1/ПДКi (8)
А(Нефт)= 1/21,9 = 0,045
А(Алкилсульфонат) =1/14,25 = 0,07
А(Взвешенные вещества) = 1/120 = 0,0083
А((SO42))= 1/130 = 0,0077
А ((Fe3+ ))= 1/12,3= 0,081
Определим приведенную массу годового сброса загрязнителей (ΣАi mi), г/м3:
∑Аi mi = 0,045*21,9+ 0,07*14,25 + 0,0083*120 + 0,0077* 130+ 0,081*12,3 = 0,9855 + 0,9975 + 0,996 + 1,001 + 0,9963 = 4,97 г/м3
Рассчитаем эффективность предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия Эу по формуле (9):
Эу = k* p* V*∑ Аi mi * 10-6 (9),
где Эу, руб./год; k – константа, равная 1440 р/усл т; р – константа региона России (для Московской области равна 0,47); V – объем очищенных сточных вод, м3 / год; ΣАi mi – приведенная масса годового сброса загрязнителей, г/м3
Принимаем, что в году 180 рабочих дней
Эу = 1440 руб./год 2,60 *720*180* 4,97 г/м3 * 10-6 = 2411,5 руб./год
Задача 77
Рассчитать ПДВ конкретных загрязняющих компонентов от нагретого источника, определить их фактический выброс, необходимость установки улавливающего оборудования, плату за выброс.
Исходные данные приведены в табл. 4.
Таблица 4 – Исходные данные
Горячий источник выброса |
Вид топлива |
Расход топлива, т/год |
Время работы в год, ч/год |
Температура, º С |
Н,м |
D,м |
Вид и концентрация загрязняющего вещества |
|||
Газо-воздушной смеси |
Наружного воздуха |
Наименование |
Сmax, мг/м3 |
Сф, мг/м3 |
||||||
Котельная локомотивного депо |
уголь |
25000 |
7500 |
210 |
-3 |
22 |
2,0 |
Сажа SO2 |
118,4 62.8 |
0,02 0,01 |
Решение:
Рассчитываем ПДВформал по формуле (10):
ПДВi = (ПДКмр i- Сф i)H2 3√V ∆Т /А F m n 1000 (10),
где ПДКмр i - максимально-разовая предельно допустимая концентрация i – го компонента, мг/м3, Сф i – фоновая концентрация i - го компонента, мг/м3 ; (ПДКмр i - Сф i ) – максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества при выбросе нагретой газовоздушной смеси из исследуемого источника, мг/м3; Н – высота выброса над уровнем земли, м; ∆Т – разность между температурой смеси и температурой окружающей среды, ºС; А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания атмосферных примесей (для территории Дальнего Востока и Сибири А=200); F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере (для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F = 1; для крупнодисперсной пыли и золы при очистке до 75% - 2.5, при полном отсутствии очистки для крупнодисперсной пыли - 3); m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, рассчитываются по ряду формул:
m = 1/ (0,67 + 0,1√f + 0,34 3√f ) (11),
f = 103 W20 D / H2 ∆T (12),
где W0 – скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; D – диаметр (или приведенный диаметр) устья трубы, м.
ПДКмр SO2 = 0.5 мг/м3
ПДКмр сажа = 0,15 мг/м3
Рассчитаем объем газовоздушной смеси продуктов сгорания V, м3/с по формуле (13):
V = Q V0 * 103 / τ (13),
где Q – расход топлива, т/год
(для твердого или жидкого топлива); м3 /год (для газообразного); V0 – расход воздуха,
необходимого для сгорания
V = 25000* 5.5 * 103 / 7500*3600 = 5.09 м3/с
Скорость выхода газовоздушной смеси W0, м/с рассчитаем по формуле (14)
W0 = 4 V / π D2 (14)
W0 = 4 * 5.09 / 3.14 * 2.02 = 1.62
∆T = 210 – (-3) = 213
A = 200; F = 1 для SO2
F = 3 для сажи
Рассчитаем коэффициенты m и f по формулам (11), (12):
f = 103 W20 D / H2 ∆T
f = 103 * 1,622 * 2,0 / 222 * 213 = 0,051
m = 1/ (0,67 + 0,1√f + 0,34 3√f )
m = 1/ (0,67 + 0,1√0,051+ 0,34 3√0,051 ) = 1,22
Величины Vm и n определяем по формуле (15):
Vm = 1,3* W0 D / Н (15)
при Vm < 0.3; n = 3
при 0,3 < Vm < 2.0; n = √ (Vm – 0.3) * (4.36 - Vm )
при Vm > 2 ; n = 1
Vm = 1.3 *1,62 * 2,0 / 22 = 0,19, так как Vm < 0.3; n = 3
ПДВi = (ПДКмр i- Сф i)H2 3√V ∆Т /А F m n 1000
ПДВSO2 =(0.5 -0,01) * 222 3√ 5.09 * 213 / 200 *1*1.22* 3*1000 = 0.119 г/с
ПДВсажа = (0,15 - 0,1) * 222 3√ 5.09 * 213 /200*3*1.22*3*1000 =0.004 г/с
Фактический выброс mSO2 и mсажи определим по формуле (16):
mi = Cmax i V Xi / 1000 (16),
где Cmax i – максимальная концентрация загрязняющего вещества на выходе из источника, мг/м3, (определяется экспериментально); V – объем газовоздушной смеси продуктов сгорания, м3 / с, рассчитывается по формуле (13); Х – число однотипных источников.
mSO2 = 118,4 * 5.09 / 1000 = 0,602 г/с
mсажи = 62.8 * 5.09 / 1000 = 0.319 г/с
Плату за годовой выброс, руб./год, рассчитаем по формулам (17,18,19):
П1 = ∑ Сi mi τ / 106 (17),
где Сi – ставка платы, руб.; mi – фактический выброс данного загрязняющего компонента, г/с (если mi > ПДКi , то в формулу (17) подставляют значение ПДКi ); τ – время работы источника в течение года, с.
Сi = Нi * К (18),
где Нi - базовый норматив платы за выброс 1 т загрязняющего вещества в пределах допустимых выбросов, руб.; К – коэффициент экологической ситуации данного региона по атмосферному воздуху (для Дальнего Востока К=1,0)
Плата за сверхлимитные выбросы П2, руб./год, рассчитывается по формуле:
П2 = 5 ∑ Сi` (mi - ПДВi) τ / 106 (19),
где Сi` - ставка платы при сверхлимитных выбросах, руб.
Сi` = Нi` * K (20),
где Нi` - базовый норматив платы за выброс 1 т загрязняющего вещества при сверхлимитных выбросах, руб.; К = 0,8
Общая плата за выброс П рассчитывается по формуле (21):
П = П1 + П2 (21)
П1 = ∑ Сi mi τ / 106
П1 = (26,4* 0,602 + 26,4 *0.319) *7500* 3600 / 106 = 656,4
П2 = 5 *(132* 0,8 (0,602 - 0.119)+ (132* 0,8 (0.319 -0.004)* 6300* 3600) / 106 = 9556,08
П = 656,4+9556,08 = 10212,48 руб./год
Задача 102
Рассчитать:
1) максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества при выбросе из одиночного горячего источника;
2) Х – расстояние от источника выброса, м. где при неблагоприятных метеорологических условиях достигается См этого вещества;
3) UВ – опасную скорость ветра,
при которой достигается См на уровне
4) СiВВ – значения приземных концентраций рассматриваемого вещества на различных расстояниях от источника выброса;
5) определить размер С 33 предприятия, допуская, что источник выброса единственный.
Исходные данные приведены в табл. 5
Таблица 5 – Исходные данные
Вид вещества |
Основные показатели, необходимые для расчета |
Территория расположенного объекта |
Средненгодовое направление ветра |
Расстояние от источника, м, для расчета Сi вещества |
Сажа |
Значения mфакт ,Н, V, ∆T, F, m, n брать из расчетных данных задачи 78. |
ДВ |
С |
10,50,100,200,300,400,100 |
Решение:
Из задачи 77:
mфакт = 0.319 г/с
Н =
V = 5,09 м3
∆T = 213 ºС
F = 1
m = 1,22
n = 3
Рассчитаем максимальное значение приземной концентрации гексана См гексан, мг/м3 по формуле (22):
См = А mфакт F* m* n / H2 3√V* ∆T (22),
где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; Н – высота выброса, м; mфакт – фактическая мощность выброса, мг/с; V – объем (расход) газовоздушной смеси, м3/с; ∆T – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающей среды, ºС
Значение А, соответствующее неблагоприятным метеоусловиям, при которых концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе максимальна, равно:
А=200 – ДВ
Смсажа= 200* 0,319 *1*1,22*3 / 222 3√5,09 * 213 = 0,0013
Х – расстояние от источника выброса, м, где достигается Смсажа найдем по формуле (23):
Хм = (5 –F) dH / 4 (23),
где d – безразмерный коэффициент (при условии значения коэффициента f < 100) находится по формулам:
d = 2,48 (1+0.28 3√ f ) при Vm ≤ 0,5 (24)
d = 4.95 Vm (1+0.28 3√ f) при 0,5 ≤ Vm ≤ 2 (25)
d = 7 √Vm (1+0,28 3√ f) при Vm ≥2 (26)
Vm =0,025, так как Vm ≤ 0,5, для расчета d используем формулу (24):
d = 2,48 (1+0.28 3√0,051) = 2,73
Хм = 5 –F dH / 4 = (5 – 1) * 2,73 * 22 / 4 = 60,06
Опасную скорость ветра UВ находим по формуле (27):
UB = 0.5 при Vm ≤ 0,5 (27)
UB = 0.5 м/с
Для расчета Сi , мг/м3 по формуле (31) на расстоянии
10,50,100,200,300,400,100 м от источника при UB = 0.5 м/с найдем безразмерный коэффициент S, формулы (28)-(30), при расстоянии:
-
- 50м – Х / Хм = 50/60,06 = 0,832
- 100м – Х / Хм = 100/60,06 = 1,66
- 200м – Х / Хм = 200/60,06 = 3,33
- 300м – Х / Хм = 300/60,06 = 4,99
-
- 100 м – Х / Хм = 500/60,06 = 16,65
S = 3 (Xi / Хм)4 - 8 (Xi / Хм)3 + 6(Xi / Хм)2 при Xi / Хм ≤1; (28)
S = 1.13 / (0.13 (Xi / Хм)2 + 1) при 1< Xi / Хм ≤ 8; (29)
S = 1/ (0.1(Xi / Хм)2+2.47(Xi / Хм ) – 17.8) при F>1.5; Хм > 8 (30)
S (
S (
S (
S (
S (
S (
S (1000 м) = 1/ (0.1(16,65)2+2.47(16,65) – 17.8)=0,019;
Тогда по формуле (31) найдем значения приземной концентрации вредного вещества:
Сi = S * Cм (31)
Ссажа (10м) = 0,0013* 0,131= 0,00017 мг/м3
Ссажа (50м) = 0,0013*0,983=0,00127 мг/м3
Ссажа (100м) =0,0013*0,832 = 0,00108 мг/м3
Ссажа (200м) = 0,0013* 1,978=0,00257 мг/м3
Cсажа (300м) =0,0013* 0,266=0,000345 мг/м3
Ссажа (400м) = 0,0013* 0,167=0,000217 мг/м3
Ссажа (500м) =0,0013* 0,019= 0,0000247 мг/м3
Для определения границ С33 находим ПДКмрсажа= 0,15 мг/м3
Из предыдущих расчетов видно, что ПДКмр сажа= 0,15 мг/м3 > Сциклогексан, принимаем L0 = 200 м. С учетом среднегодовой розы ветров по формуле (32):
L = L0 P / P0 (32),
где L0 – расчетный размер участка местности, где приземная концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе С0, мг/м3, с учетом направленного действия вещества не превышает ПДКмр, Р – среднегодовая повторяемость направления ветра рассматриваемого румба, %; Р0 – повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, % (при восьмирумбовой розе ветров Р0 = 100/80=12,5%)
Среднегодовая повторяемость направления ветра для среднегодовой розы ветров условной местности по СНиП 1.01-82 Р = 10% (С).
Тогда по формуле (32):
L = 50*10/12, 5 = 40м
Таким образом, минимальное расстояние от источника выброса до жилой застройки должно составлять не менее 40 м, следовательно, данное предприятие по величине С33 относится к V классу.
Задача 127
Оценить экологический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами конкретного источника, сравнить его величину с фактической платой за выброс, которую осуществляет предприятие. Исходные данные приведены в табл. 6.
Таблица 6 – Исходные данные
Источник загрязнения |
Виды загрязняющих веществ |
mфактi, Н, ∆Т, ∑П, UB |
Скорость осаждения вещества в атмосфере, см/с |
S зоны загрязнения, км2 |
К, % |
Котельная локомотивного депо |
Сажа SO2 |
Данные взять из предыдущих задач |
Сажа >20 SO2 < 1 |
20 |
Территория предприятия – 60% Населенный пункт – 30% Лес – 10% |
Решение:
Из предыдущих имеем:
Среднегодовая температура наружного воздуха = -3 ºС;
Средняя температура выбрасываемой газовоздушной смеси = 213ºС;
Высота Н=
Фактический выброс веществ
mSO2 = 118,4 * 5.09 / 1000 = 0,602 г/с
mсажи = 62.8 * 5.09 / 1000 = 0.319 г/с
UB = 0.5 м/с
Решение:
Экологическую оценку ущерба, причиняемого выбросами формальдегида и сажи в атмосферу, определяем по формуле (33):
Эу = γ σр f M (33),
где γ – удельный экологический ущерб от выброса 1 т условных вредных веществ в атмосферу, численное значение которого равно 192,0 руб./усл т; σр – расчетный показатель, характеризующий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха; f – коэффициент, учитывающий характер рассеивания примеси в атмосфере; М – приведенная масса годового выброса загрязнения из источника, усл.т/год.
σр = (S1σ1 + S2σ2 + …+ Snσn) / S (34),
где S – общая площадь загрязнения, км2; Si = S * Ki / 100 – площадь загрязнения территории, соответственно населенных пунктов, предприятий, зон отдыха и т.д., км2; К – доля загрязнения от общей доли загрязнения, %; σi – показатель относительной опасности загрязнения атмосферы в зависимости от территории.
σр = (20*0,6*4 + 20*0,3*8 + 20*0.1*8) / 20 = 5.6
Коэффициент f , учитывающий характер рассеивания частиц углеводородов и сажи в атмосфере, определяем по формуле (35) в соответствии с заданием:
Для газообразных примесей и мелкодисперсных частиц со скоростью оседания меньше 1 см/с
f = (100 / (100 + φ Н ))* 4/ (1+ UB) (35),
где Н – геометрическая высота устья источника выброса, м; UB – среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с; φ – поправка на тепловой объем факела выброса в атмосферу, определяется по формуле:
φ = 1 + ∆Т/75 (36),
где ∆Т – среднегодовое значение разности температур в устье источника и окружающей среды, ºС.
φ = 1 + 213/ 75 = 3,84
f = (100 /(100+ 3,84* 22)) * 4/(1+0,5) = 1,44
М – приведенную массу годового выброса веществ в атмосферу – рассчитываем по формуле (38):
М = ∑Аi mi (37),
где mi – масса годового выброса примеси i – го вещества в атмосферу, т/год (15), при расчете массу в г/с переводим в т/год):
mi = Cmax i V τ / 109 (38),
где τ – время работы установки в год, с
Аi – показатель относительной опасности примеси i – го вида
Аi = 1/ ПДКi cc
ASO2 = 1/0.05 = 20
Асажа = 1/0,05 = 20
mi = Cmax i V τ / 109
mSO2 =62.8 * 5.09 * 7500*3600 / 109 = 8.63 т/год
mсажа= 118.4 * 5.09* 7500 * 3600/ 109 = 16.27 т/год
МSO2 = 20 * 8.63 = 172.6 усл т/год
ЭSO2= γ σр f M = 192 * 5.6 * 1,44 * 172.6 = 267234.5 руб./год
Мсажа = 20 * 16.27 =325.4 усл т/год
Эусажа= γ σр f M = 192 * 5.6 * 1,44 * 325.4= 503812.9 руб./год
∑ Эу = 267234.5 + 503812.9 = 771047.4 руб/год
Если сравнить Эу с платой за выбросы (10212,48руб./год), то, можно заметить, что экологический ущерб, причиняемый предприятием окружающей среде значительно выше, чем плата предприятия за выбросы вредных веществ в атмосферу.
Задача 174
Оценить экологический ущерб Ув поверхностным водам от деятельности предприятия при условии, что сброс сточных вод после очистных сооружений осуществляется в открытый водоем. Исходные данные приведены в табл. 7.
Таблица 7 – Исходные данные
Категория водоема |
Расход сточных вод, q, м3/с |
Вид загрязняющих веществ и их концентрация в стоках после очистных сооружений, мг/л |
Территория расположения предприятия |
Санитарно-бытовой |
0,61 |
Свинец (СPb2+ = 0.79 = Сдоп) ОП-10 (СОП-10 = 6,38 > Сдоп) Взвешенные вещества (Свзв = 34,72 = Сдоп) |
Бассейн реки Лены |
Решение:
Рассчитаем фактическую массу mфакт каждого из веществ, сбрасываемых в водоем, т/год, по формуле (40):
mi = Сi q 3600*24*n / 106 (40),
где Сi – концентрация i – го вещества в сточных водах предприятий, мг/л, после очистных сооружений; q – расход сточных вод, м3/с; n – работа очистных сооружений, сут/год (с учетом профилактических ремонтов = 320 сут.).
m Pb2+ = С Pb2+ q 3600*24*n / 106 = 0,79 * 0,61 * 3600*24*320/106= 13,32
m ОП-10 = С ОП-10 q 3600*24*n / 106 = 6,38*0,61*3600*24*320/106 = 107,6
mвзв= Свзв q 3600*24*n / 106 = 34,72*0,61*3600*24*320/106 =585,5
Рассчитаем Мi (приведенная масса годового сброса каждого из загрязняющих веществ), усл т/год по формуле (41):
Мi = Ki * mi (41),
где Кi - коэффициент приведения i – го вредного вещества, учитывающий его относительную опасность, рассчитывается по формуле (42):
Кi = 1/ПДКi (42),
Где ПДКi – предельно допустимая концентрация i –го вещества в водоеме данной категории; mi - фактическая масса i – го вредного вещества, сбрасываемого в водоем, г/год.
ПДК Pb2+ = 0,1 мг/л
ПДК ОП-10 = 0,1 мг/л
ПДК взв = Сф + 0,25 мг/л = 34,72 + 0,75 = 35,47
К Pb2+ = 1/ 0,1 мг/л = 10
К ОП-10 = 1 / 0,1 мг/л = 10,0
К взв = 1 / 35,47 мг/л = 0,028
М Pb2+ = 10 * 13,32= 133,2
М ОП-10 = 107,6*10 =1076
М взв = 0,028*585,5= 16,39
Определим УудВ от сброса каждого вещества:
Ууд Pb2+ В = 1774 руб./усл т (в пределах ПДС),
Ууд ОП-10 В = 354,8 руб./усл т (в пределах ПДС),
Ууд взв В = 236,0 руб./усл т (в пределах ПДС),
Ууд Pb2+ В = 8870,0 руб./усл т (сверхнормативного сброса)
Ууд ОП-10 В = 1774,0 руб./усл т (сверхнормативного сброса)
Ууд взв В =1180,0 руб./усл т (сверхнормативного сброса)
Определяем КВ коэффициент экологической ситуации в бассейне реки Лены
КВ = 1,05-1,43, принимаем равным 1,30
По формуле (43) рассчитаем экологический ущерб от загрязнения поверхностных вод:
УВ = КВ ∑ УудВ Мi (43),
где УудВ – удельный экологический ущерб водному объекту от сброса одной тонны вредного вещества, руб./усл.т; КВ – коэффициент экологической ситуации водных объектов по бассейнам основный рек РФ; Мi – приведенная масса годового сброса, усл т/год
УВ = КВ ∑ УудВ Мi = 1,30 *(1774 * 132,2 + 1774,0*1076+236,0* 16,39) = 2791379,3 руб./год
Список литературы
1. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. – М.: Высшая школа, 1980. – 424 с.
2. Кормилицын В.И. Основы экологии. – М. Интерстиль, 1997. – 365 с.
3. Акимова Т.А. Экология. – М.:ЮНИТИ, 1998. - 455 с.
4. Методические указания. Экология. – Хабаровск: ДВГУПС, 2003. – 65с.
5. Экология и безопасность жизнедеятельности / Под ред. Л.А. Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447 с.
6. Новая философская энциклопедия в 4 тт. Т. 3. М.: Мысль, 2001. 107 с.
7. Данилова В.С. Основные закономерности формирования ноосферы. - М.: Academia, 2001. 176 с.
8. Федоров В.М. Концепция биосферы-ноосферы и научная картина мира // Вестник МГУ. Сер. "Философия". 1983. № 3. С. 7-15.