Физическая среда определенного географического района, т.е. биотоп, вместе с населяющими его зависящими друг от друга видами организмов, составляющими биоценоз, образуют экосистему.

По энергетическому признаку рассматриваемые экосистемы можно классифицировать следующим образом:

- движимые солнцем несубсидируемым экосистемы – природные системы, полностью зависящие от прямого солнечного излучения. К их числу относят открытые участки океанов, крупные участки горных лесов и большие глубокие озера. Экосистемы такого типа получают мало энергии и имеют малую продуктивность. Однако они крайне важны, так как занимают огромные площади. Это основной модуль жизнеобеспечения биосферы. Здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот вода, формируются климатические условия.

- Экосистемы, движимые Солнцем, но субсидируемые другими естественными источниками. Примерами такой экосистемы являются эстуарии рек, морские проливы и лагуны. Приливы и течения способствуют более быстрому круговороту минеральных элементов питания, поэтому эстуарии более плодородны, чем прилегающие участки океана или суши;

- Экосистемы, движимые Солнцем и субсидированные человеком. Примером их может быть агроэкосистемы (поля, коровники, свинарники, птицефабрики);

-Экосистема, движимая топливом - индустриально-городская экосистема, в которой энергия топлива заменяет солнечную энергию. Потребность в энергии плотно заселенных городов на 2-3 порядка больше того потока энергии, который поддерживает жизнь в естественных экосистемах, движимых Солнцем. Поэтому на небольшой  площади города может жить большое количество людей[1].

В наземных экосистемах можно выделить:

1. Тундру (арктическую и альпийскую);

2. Хвойные леса;

3. Листопадный лес умеренной зоны;

4. Степь умеренной зоны;

5.Тропические гарсленд и саванну;

6. Пустыню (травянистую и кустарниковую);

7. Вечнозеленый тропический дождевой лес[2].

Водные экосистемы подразделяются на морские и пресноводные.

К морским экосистемам относятся открытый океан (пелагическая), воды континентального шельфа (прибрежные воды), регионы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством) и эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек и т.д.)

Морские экосистемы формируются в зависимости от глубины, видовой состав слабо зависит от климатических факторов, а определяется условиями протекания процесса фотосинтеза. Поэтому наиболее богаты биомассой континентальные шельфы, составляющие 8 % площади мирового океана. Они характеризуются близостью к материку, небольшой глубиной, приливами и отливами, высокой продуктивностью и разнообразием видов.

К пресноводным экосистемам относятся лентические (стоячие воды): озера, пруды и т.д., лотические (текучие воды): реки, ручьи и т.д., заболоченные угодья: болота и болотистые леса[3].

Пресноводные экосистемы неглубоки, определяющим фактором является скорость перемещения воды. Продуктивность и разнообразие видов ниже, чем в морских. Они в большей степени подвергаются антропогенному воздействию.

Задача 1 (вариант 47)

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

Решение:

Распределяем загрязняющие вещества стоков по группам лимитирующего показателя вредности для водоема санитарно-бытового водопользования:

1) санитарно-токсикологическая:

метанол, окись пропилена, пиридин

2) общесанитарная – отсутствует;

3) органолептическая: 

каптакс, взвешенные вещества;

4) рыбохозяйственная – нефтепродукты;

5) токсикологическая – отсутствует

Определим ПДК для каждого из этих веществ в воде, мг/л:

метанол  - 3,0

окись пропилена – 0,01

пиридин – 0,2

каптакс – 0,000

взвешенные вещества – С_ф+ 0,75

нефтепродукты – 0,3 мг/л.

Рассчитаем С_ор мг/л загрязняющих веществ в стоках без учета их совместного влияния в водоеме:

С_ор = γ Q / q *  (ПДК_i – C_{ф i} ) + ПДК                                                        

С _{метанол ор} =0,62 * 4,3 / 0,25 * (3,0 – 0,003) +  3,0 = 34.96

С _{окись ор} = 0,62 * 4,3 / 0,25 * (0,01 – 0,00) + 0,01 = 0.116

С _{пиридин ор} = 0,62 * 4,3 / 0,25 * (0,2 – 0,00) +  0,25 = 2.38

С _{каптакс ор}  =0,62 * 4,3 / 0,25 * (0,00 – 0,00) +  3,0 = 3,0

С _{взвеш  ор} = 0,62 * 4,3 / 0,25 * (22,8+0,75 – 22,8) +  22,8+0,75 = 31.55

С _{нефт ор} = 0,62 * 4,3 / 0,25 * (0,3 – 0,3) +  3,0 = 3,0

Учитывая, что в санитарно-токсикологическую группу и органолептическую группу входят несколько ингредиентов, рассчитываем ожидаемую концентрацию, мг/л каждого из загрязняющих в створе реки по формуле:

С_{ожид i} = (q C_{ор i} + γ Q C_{ф i}) / (q + γ Q )

При расчете С_{ожид i} , учитываем, что эта величина не должна превышать ПДК_i

Санитарно-токсикологическая группа: метанол, окись пропилена, пиридин

С _{метанол ожид} =(0,25 *34.96 + 0,62 * 4,3*0,003)/ (0,25 + 0,62 * 4,3) =2.99  

С _{окись ожид} =(0,25 * 0.116 + 0,62 * 4,3*0,00)/ (0,25 + 0,62 * 4,3) = 0.0099

С _{пиридин ожид} =(0,25* 2.38+ 0,62*4,3*0,00)/(0,25+0,62*4,3) = 0.204

Органолептическая группа: каптакс, взвешенные вещества;

С_{каптакс ожид}  =(0,25 *  3,0+ 0,62 * 4,3*0,00)/ (0,25 + 0,62 * 4,3) = 0,26

C_{взвеш  ожид} = (0,25* 31.55 + 0,62 * 4,3 *22,8)/ (0,25 + 0,62 * 4,3) =23.55

Рассчитаем ожидаемую концентрацию для нефтепродуктов

C_{нефтепрод  ожид} = (0,25* 3,0 + 0,62 * 4,3 *0,3)/ (0,25 + 0,62 * 4,3) =0,531

Проведем проверку по данной группе веществ на соответствие нормам по формуле:

С_{ожид 1} / ПДК₁ + С_{ожид 1} / ПДК₁ + С_{ожид n} / ПДК_n ≤ 1                                   

Санитарно-токсикологическая группа:

С _{метанол ожид} / ПДК _{метанол} + С _{окись ожид}  / ПДК _окись + С _{пиридин ожид} / ПДК _{пиридин} ≤ 1

2.99  / 3,0 +  0.0099 /0,01+  0.204/ 0.2 =  0.99+ 0.99+1.02  >1

Так как сумма больше единицы, то производится корректировка С_{ожид i} каждого компонента в сторону уменьшения:

С_{ожид i} (уточ) = С_{ожид i} / n                                                                           

Снижаем концентрацию каждого компонента в 3,0 раза:

0.33+ 0,33+0.34 = 1

Органолептическая группа:

С _{каптакс ожид}  / ПДК _{каптакс}  + С _{взвеш ожид}  / ПДК _взвеш ≤ 1

0,26 / 0,00+ 23.55 /(22,8+0,75) =1

Определяем допустимую концентрацию, мг/л, загрязняющих веществ в стоках после очистки с учетом совместного влияния веществ в данной группе лимитирующего показателя вредности:

С_{доп i} = (С_{ожид i уточн} (q + γQ) – γQ C_фi )/ q                                             

Санитарно-токсикологическая группа:

С _{метанол доп} =((0,33 (0.25+0.62*4,3) – 0,62*4,3*0,003)/0.025 = 38,17

С _{окись доп} =((0,33 (0.25+0.62*4,3) – 0,62*4,3*0,00)/0.025 = 38,49

С _{пиридин доп} =((0,34 (0.25+0.62*4,3) – 0,62*4,3*0,00)/0.025 = 39,68

Органолептическая группа:

 С_{каптакс доп}  =((0,26 (0.25+0.62*4,3) – 0,62*4,3*0,00)/0.025 = 30,32

C_{взвеш доп} = ((23,55 (0.25+0.62*4,3) – 0,62*4,3*22,8)/0.025 = 315,67

С _{нефтепрод  доп}   = ((0,531 (0.25+0.62*4,3) – 0,62*4,3*0,3)/0.025 = 30,33

Определяем эффективность работы очистного оборудования, %, по каждому виду загрязнений по формуле:

Э = (С_{факт i} - С_{доп i})/ С_{факт i} *100                                                                 

где С_{факт i} – концентрация загрязняющего вещества в сточной воде данного предприятия до очистных сооружений, мг/л

Э _{метанол}  =(50,4 - 38,17)/ 50,4 *100  = 24,26%

Э _окись =(20,3 – 38,49)/ 20,3 *100  =89,6%

Э_{пиридин} =(32,4 – 39,68)/ 32,4 *100  = 22,46%

Э_{каптакс}  =(8,3 – 30,32)/ 8,3 *100  = 265,3%

Э_{взвеш  ожид} = (80,7 –315,67)/ 80,7 *100  = 291,1%

Э_{нефтепрод  ожид} = (22,4 –30,33)/ 22,4 *100  =35,4%

Задача 2 (вариант 54)

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

Таблица 3 – Исходные данные для расчета

Решение:

Рассчитаем фактическую массу каждого загрязнителя в стоках по формуле, мг/л или г/см³:

m_i = C_{н i} – C_{к i}                                                                                             

где C_{н i}  и  C_{к i}  - начальная и конечная концентрация загрязнителя в сточных водах до и после биоочистки, мг/л.

m(нефтепрод)  = 22-0,1 = 19,9

m(алкилсульфонат)  =15 – 0,75 = 14,25

m(SO₄^2-)  = 250 - 120 = 130

m(Fe³⁺)  = 12,4-0,1 = 12,3

m (Pb²⁺)  = 3,4-0,2 = 3,2

Определим степень токсичности каждого загрязнителя в стоках по формуле:

А_i = 1/ПДК_i                                                                                               

А (нефтепрод)  = 1/19,9 = 0,05

А (алкилсульфонат)  =1/14,25 = 0,07

А (SO₄^2-)  = 1/130 = 0,0077

А (Fe³⁺)  = 1/12,3 = 0,081

А (Pb²⁺)  = 1/3,2 = 0,3125

Определим приведенную массу годового сброса загрязнителей (ΣА_i m_i), г/м³:

∑А_i m_i = 0,05*19,9+ 0.07*14,25 + 0,0077*130 + 0,081*12,3 + 0,3125*3,2 = 4,9898 г/м³

Рассчитаем эффективность предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия Э_у по формуле:

Э_у = k* p* V*∑ А_i m_i * 10^-6                                                                        ,

где Э_у, руб./год; k – константа, равная 1440 р/усл т; р – константа региона России (для Московской области равна 0,15); V – объем очищенных сточных вод, м³ / год; ΣА_i m_i – приведенная масса годового сброса загрязнителей, г/м³

В году биоочистные сооружения работают не более 180 суток, т.е.

Э_у = 1440 руб./год *2,60 *1350 * 180* 4,9898*10^-6 = 4539,68 руб./год        

Задача 3 (вариант 97)

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

         Решение:

Рассчитываем ПДВ_формал по формуле (10):

ПДВ_i = (ПДК_{мр i}- С_{ф i})H^{2  3}√V ∆Т /А F m n 1000                            , 

где   ПДК_{мр i}  - максимально-разовая предельно допустимая концентрация i – го компонента, мг/м³, С_{ф i} – фоновая концентрация i - го компонента, мг/м³ ;  (ПДК_{мр i}  - С_{ф 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 )                                                                

f = 10³ W²₀ D / H² ∆T                                                                                 

где W₀ – скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; D – диаметр (или приведенный диаметр) устья трубы, м.                                                           

ПДК_{мр СО} = 6,0 мг/м³

ПДК_мрSO2= 0.5 мг/м³

Рассчитаем объем газовоздушной смеси продуктов сгорания V, м³/с по формуле:

V = Q V₀ * 10³ / τ                                                                                      ,

где Q – расход топлива, т/год (для твердого или жидкого топлива); м³ /год (для газообразного); V₀ – расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг или 1 м³ топлива (для угля V₀ = 5,5 м³/кг, мазута = 8,4 м³/кг, дизельного топлива = 10,8 м³/кг, газа = 10 м³/м³), τ – время работы установки в год, с/год.

V = 30000* 5.5 * 10³ / 7500*3600 = 6.11 м/с

Скорость выхода газовоздушной смеси W₀, м/с рассчитаем по формуле

W₀ = 4 V / π D²                                                                                          

W₀ = 4 * 6.11 / 3.14 * 2.1² = 1.75 м/с

∆T = 200 –0= 200

A = 200; F = 1(для СО и для SO₂)

Рассчитаем коэффициенты  m и f  по формулам:

f = 10³ W²₀ D / H² ∆T    

f  = 10³ * 1.75 ² * 2,1 / 22² * 220 = 0,06

m = 1/ (0,06 + 0,1√0,06 + 0,34 ³√0,06 ) = 0,815

Величины V_m и n определяем по формуле:

    V_m = 1,3*  W₀ D / Н                                                                               

при V_m < 0.3; n = 3

при 0,3 <  V_m < 2.0; n = √ (V_m – 0.3) * (4.36 - V_m )

при  V_m > 2 ; n = 1    

V_m = 1.3 *1.75 * 2.1 / 22 = 0,217, так как  V_m < 0.3; n = 3

ПДВ_i = (ПДК_{мр i}- С_{ф i})H^{2  3}√V ∆Т /А F m n 1000        

ПДВ_СО =(6,0 -0,3) * 22^{2 3}√ 6.11 * 200 / 200 *1*0,815* 3*1000 = 2.06г/с

ПДВ_SO2 =  (0.5 - 0,3) * 22^{2 3}√ 6.11 * 200 /200*1*0.815*3*1000 =0.072 г/с

Фактический выброс m_СО  и m_SO2  определим по формуле:

m_i = C_{max i} V X_i / 1000                                                                               ,

где  C_{max 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.

m_СО = 10.4 * 6.11/ 1000 = 0.063 г/с

m _SO2 = 50.7 * 6.11 / 1000 = 0,309 г/с

Плату за годовой выброс, руб./год, рассчитаем по формулам:

П₁ = ∑ С_i m_i τ / 10⁶                                                                                    ,  

где   С_i – ставка платы, руб.;  m_i – фактический выброс данного загрязняющего компонента, г/с (если m_i > ПДК_i , то в формулу подставляют значение ПДК_i ); τ – время работы источника в течение года, с.

 С_i = Н_i * К                                                                                                 , 

где   Н_i  - 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  ∑ С_i^`  (m_i  - ПДВ_i) τ / 10⁶                                                              ,

где    С_i^`  - ставка платы при сверхлимитных выбросах, руб.

  С_i^{`</sup>  = Н<sub>i</sub><sup>`}  * K                                                                                            , 

где  Н_i^`  - 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                                                                                              

П₁ = ∑ С_i m_i τ / 10⁶                

П₁ = (0,4*  0.063 + 26.40 *0.309) *7500 * 3600 / 10⁶ = 220.93

П₂ =  5 *(2 * 0,8 (0.063-2.06)+ (132 * 0,8 (0,309 -0.072)* 7500* 3600) / 10⁶ =

П = 1,47+1288,68 =  2947.32 руб./год

Задача 4(вариант 122)

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 С_м этого вещества;

3) U_В – опасную скорость ветра, при которой достигается С_м на уровне 10 м от земли;

4) С_iВВ – 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

Решение:

Из задачи 97:

m_факт = 0.063  г/с

Н = 22,0 м

V = 6,11 м³

∆T = 200ºС

F = 1

m = 0,815

n = 3

Рассчитаем максимальное значение приземной концентрации CO

С_{м CO}, мг/м³ по формуле (22):

С_м = А m_факт F* m* n / H^{2 3}√V* ∆T                                                          ,

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; Н – высота выброса, м; m_факт – 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=140– Владимировская область

С_мСО =  140* 0.063 *1*0,815*3 / 22^{2 3}√6,11 * 200*1000 =1,22*10^-7 мг/м³

Х – расстояние от источника выброса, м, где достигается С_мСО найдем по формуле:

Х_м = (5 –F) dH / 4                                                                                      ,

где d – безразмерный коэффициент (при условии значения коэффициента f < 100) находится по формулам:

d = 2,48 (1+0.28 ³√ f ) при V_m ≤ 0,5                                                          

d = 4.95 V_m (1+0.28 ³√ f) при 0,5 ≤ V_m ≤ 2                                             

d = 7 √V_m  (1+0,28 ³√ f) при V_m ≥2                                                           

V_m  =0,06, так как  V_m ≤ 0,5, для расчета d используем формулу:

d = 2,48 (1+0.28 ³√0,06) = 2,75

Х_м = (5 –F) dH / 4 = (5 – 1) * 2,75 * 22 / 4 =  60,5

Опасную скорость ветра U_В находим по формуле:

U_B = 0.5 при V_m ≤ 0,5                                                                               

U_B = 0.5 м/с

Для расчета С_i , мг/м³ по формуле на расстоянии

10,50,100,200,300,400,1000 м от источника при   U_B = 0.5 м/с найдем безразмерный коэффициент S при расстоянии:

- 10 м  - Х / Х_м  = 10/60,5= 0,165

- 50м – Х / Х_м  = 50/60,5= 0,826

- 100м – Х / Х_м  = 100/60,5= 1,653

- 200м – Х / Х_м  = 200/60,5= 3,30

- 300м – Х / Х_м  = 300/60,5= 4,96

- 400 м  – Х / Х_м  = 400/60,5= 6,61

- 1000 м  – Х / Х_м  = 1000/60,5= 16,53

S = 3 (X_i / Х_м)⁴ - 8 (X_i / Х_м)³ + 6(X_i / Х_м)² при  X_i / Х_м ≤1;                        

S = 1.13 / (0.13 (X_i / Х_м)²  + 1)  при 1< X_i / Х_м  ≤ 8;                                  

S = 1/ (0.1(X_i / Х_м)²+2.47(X_i / Х_м ) – 17.8) при F>1.5; Х_м  > 8               

S (10 м) =3 (0,165)⁴ - 8 (0,165)³ + 6(0,165)² =0,0022-0,036 + 0,163 = 0,129;

S (50 м) = 3 (0,826)⁴ - 8 (0,826)³ + 6(0,826)² = 1,39-4,5+4,09 = 0,98;

S (100 м) =1.13 / (0.13 (1,65)²  + 1) =0, 837;

S (200 м) =1.13 / (0.13 (3,30)²  + 1) =0,467;

S (300 м) =1.13 / (0.13 (4,96)²  + 1) =0,269;

S (400 м) =1.13 / (0.13 (6,61)²  + 1) =0,169;

S (1000 м) = 1/ (0.1(16,53)²+2.47(16,53) – 17.8)=0,019;

Тогда по формуле (31) найдем значения приземной концентрации вредного вещества:

 С_i  = S * C_м                                                                                                                                                     

С_{СО  (10м)} = 0,129* 1,22*10^-7 = 0,157*10^-7  мг/м³

С_{СО (50м)} = 0,98*1,22*10^-7 =1,19*10^-7  мг/м³

С_{СО (100м)} =0, 837*1,22*10^-7 = 1,02*10^-7  мг/м³

С_{СО (200м)} = 0,467* 1,22*10^-7 =0,57*10^-7  мг/м³

С_{СО (300м)} =0,269* 1,22*10^-7 =0,328*10^-7  мг/м³

С_{СО (400м)} = 0,169* 1,22*10^-7 =0,206*10^-7  мг/м³

С_{СО (1000м)} =0,019* 1,22*10^-7 = 0,023*10^-7  мг/м³

Для определения границ С33 находим ПДК_мрСО = 60 мг/м³

Из предыдущих расчетов видно, что ПДК_{мр СО} = 60 мг/м³ > С_СО, принимаем L₀ = 10м. С учетом среднегодовой  розы ветров по формуле:

L = L₀  P / P₀                                                                                                    ,

где L₀ – расчетный размер участка местности, где приземная концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе С₀, мг/м³, с учетом направленного действия вещества не превышает ПДК_мр, 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 = 12% (СЗ).

Тогда по формуле:

L = 10*5/12, 5 = 48м

Таким образом,  минимальное расстояние от источника выброса до жилой застройки должно составлять не менее 4 м, следовательно, данное предприятие по величине С33 относится к V классу.

Задача 5 (вариант 147)

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

Решение:

Из задач 4, 5 имеем:

Среднегодовая температура наружного воздуха = 0ºС;

Средняя температура выбрасываемой газовоздушной смеси =200ºС;

Высота Н= 22 м;

Фактический выброс СО m_фактСО= 0.063 г/с

Фактический выброс SО₂ m_фактSО2=  0,309 г/с

U_B = 0.5 м/с

Решение:

Экологическую оценку ущерба, причиняемого выбросами формальдегида и сажи в атмосферу, определяем по формуле:

Э_у = γ σ_р f M                                                                                                     ,

где γ – удельный экологический ущерб от выброса 1 т условных вредных веществ в атмосферу, численное значение которого равно 192,0 руб./усл т; σ_р – 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.

σ_р = (S₁σ₁ + S₂σ₂ + …+ S_nσ_n) / S                                                                   ,

где S – общая площадь загрязнения, км²; S_i  = S * K_i / 100 – площадь загрязнения территории, соответственно населенных пунктов, предприятий, зон отдыха и т.д., км²; К – доля загрязнения от общей доли загрязнения, %;    σ_i – показатель относительной опасности загрязнения атмосферы в зависимости от территории.

σ_р = (9,5*0,60*4 +9,5*0,1*8 +9,5*0,30*8) / 9,5 = 5,6

Коэффициент  f , учитывающий характер рассеивания частиц формальдегида и сажи в атмосфере, определяем по формуле  в соответствии с заданием:

Для газообразных примесей и мелкодисперсных частиц со скоростью оседания меньше 1 см/с

f = (100 / (100 + φ Н ))* 4/ (1+ U_B)                                                              ,

где Н – геометрическая высота устья источника выброса, м; U_B – 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                                                                                                  ,

где ∆Т – среднегодовое значение разности температур в устье источника и окружающей среды, ºС.

φ = 1 + 200/75 = 3,66

Для газообразных примесей и мелкодисперсных частиц со скоростью оседания меньше 1 см/с

f = (100 / (100 + φ Н )) * 4/ (1+ U_B)                                                         (37),

f = (100 / (100 + 3,66*22 ))²* 4/ (1+ 0,5) = 1,477                                                  

М – приведенную массу годового выброса формальдегида и сажи в атмосферу – рассчитываем по формуле (38):

М = ∑А_i m_i                                                                                                (38),

где m_i – масса годового выброса примеси i – го вещества в атмосферу, т/год (15), при расчете массу в г/с переводим в т/год):

m_i = C_{max i} V τ / 10⁹                                                                                                                                   (39),

где τ – время работы установки в год, с

А_i – показатель относительной опасности примеси i – го вида

А_i  = 1/ ПДК_{i cc}

A_СО = 1/ 1.0= 1.0

А_SO2 = 1/ 0,05 = 20

m_i = C_{max i} V τ / 10⁹   

m_CO = 10.4 * 6,11 * 7500*3600 / 10⁹ = 1.71 т/год

m_SO2 = 50.7 * 6,11 * 7500*3600 / 10⁹ = 8.36 т/год                                                                                                                            

М_CO = 1.0 * 1.71 = 1,71 усл т/год

Э_{у SO2}= γ σ_р f M  = 192 * 5,6 * 1,477* 1,71 = 2715.6 руб./год                                                                                           

М_CO = 20 * 8.36 = 167.2  усл т/год

Э_{у SO2}= γ σ_р f M  = 192 *5.6 * 1.477 * 8.36 = 13276.27 руб./год 

∑ Э_у = 2715.6 +13276.27 = 15991.87 руб/год

Если сравнить Э_у с платой за выбросы (2947.32 руб./год), то, очевидно, что экологический ущерб, причиняемый предприятием окружающей среде значительно больше, чем плата за выбросы.