Содержание
21. Понятие «озоновые дыры» - суть, причины, последствия для живых организмов 4
Задача 1 (вариант 46) 7
Задача 2 (вариант 55) 10
Задача 3 (вариант 96) 12
Задача 4 (вариант 121) 16
Задача 5 (вариант 146) 20
Задача 6 (вариант 154) 23
Список литературы.. 26
21. Понятие «озоновые дыры» - суть, причины, последствия для живых организмов
В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы. Наиболее подробным исследованием озонного слоя над Антарктидой был международный Самолетный Антарктический Озонный Эксперимент. В его ходе ученые из 4 стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и собрали детальные сведения о ее размерах и проходящих в ней химических процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется озонная "дыра". В начале 80-х по измерениям со спутника "Нимбус-7" аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико - около 9%. В среднем по Земле с 1979 по 1990 г. содержание озона упало на 5%.
Это открытие обеспокоило как ученых, так и широкую общественность, поскольку из него следовало, что слой озона, окружающий нашу планету, находится в большей опасности, чем считалось ранее. Утончение этого слоя может привести к серьезным последствиям для человечества. Содержание озона в атмосфере менее 0.0001%, однако, именно озон полностью поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение солнца с длиной волны l<280 нм и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280<l<315 нм, наносящие серьезные поражения клеткам живых организмов. Падение концентрации озона на 1% приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности земли на 2%. Эта оценка подтверждается измерениями, проведенными в Антарктиде (правда, из-за низкого положения солнца, интенсивность ультрафиолета в Антарктиде все еще ниже, чем в средних широтах. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако, из-за большей, чем у g-излучения длины волны он не способен проникать глубоко в ткани, и поэтому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул, что может вызвать рак кожи, в особенности быстротекущую злокачественную меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги кожи и роговицы. Уже сейчас во всем мире заметно увеличение числа заболевания раком кожи, однако, значительно количество других факторов (например, возросшая популярность загара, приводящая к тому, что люди больше времени проводят на солнце, таким образом получая большую дозу УФ облучения) не позволяет однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ излучения, но при этом рискует умереть от голода.
Возможности воздействия человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог предположить, что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ были США и меры эти были совершенно недостаточны. Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.
Задача 1 (вариант 46)
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 |
Рыбохозяйственное водопользование 5,4 |
0,37 |
Нефтепродукты – 70,4 Фенолы – 15,3 Взвешенные вещества– 104,0 NO3- - 48,5 Cr6+ - 25,8 |
0.71 |
Нефтепродукты – 0.01 Фенолы – 0.00 Взвешенные вещества – 15,4 NO3- - 40,0 Cr6+ - 0,00 |
Решение:
Распределяем загрязняющие вещества стоков по группам лимитирующего показателя вредности для водоема рыбохозяйственной категории:
1) токсикологическая – отсутствует;
2) санитарно-токсикологический - NO3-, Cr6+
3) органолептическая отсутствует
4) рыбохозяйственная – нефтепродукты, фенолы, взвешенные вещества
Определим ПДК для каждого из этих веществ в воде ПДК, мг/л:
Нефтепродукты – 0,05; Фенолы – 0,001; Взвешенные вещества – Сф + 0,75; NO3- - 40,0; Cr6+ - 0,001
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
Снефт ор = 0,37 * 5,4 / 0,71 (0,05 – 0,01) + 0.05 = 0,16
Сф ор = 0,37 * 5,4 / 0,71 (0,001 – 0,00) + 0.001 = 0.0038
Свзв в ор = 0,37 * 5,4 / 0,71 (15,4+ 0,75 - 0,75) + 0.75 = 43,3
СNO3-ор = 0,37 * 5,4 / 0,71 (40.0 – 40.0) +40.0 = 40.0
СCr6+ ор = 0,37 * 5,4 / 0,71 (0.001 – 0.00) + 0.001 = 0.0038
Учитывая, что в санитарно-токсикологическую и в рыбохозяйственную группу входят по 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:
С NO3 ожид = (0,71* 40,0 + 0,37 * 5,4 *40,0) / (0,71 + 0,37 * 5,4) = 40,0
С Cr6+ ожид = (0,71* 0,0038 + 0,37 * 5,4 *0,00) /(0,71 + 0,37 * 5,4)=9,97*10-4
Рыбохозяйственная группа:
С нефт ожид = (0,71* 0,16 + 0,37 * 5,4 * 0,01) / (0,71 + 0,37 * 5,4) = 0,049
С ф ожид = (0,71* 0,0038 + 0,37 * 5,4 * 0,00) / (0,71 + 0,37 * 5,4) = 9,97*10-4
Свзв в ожид = (0,71*43,3 + 0,37 * 5,4 *15,4) / (0,71 + 0,37 * 5,4) = 22,71
Провести проверку по каждой группе веществ на соответствие нормам по формуле (3):
Санитарно-токсикологическая группа:
Сожид 1 / ПДК1 + Сожид 1 / ПДК1 + Сожид n / ПДКn ≤ 1
Токсикологическая группа:
С NO3 ожид / ПДК NO3 + С Cr6+ ожид / ПДК Cr6+ ≤ 1
40,0/ 40,0 + 9,97*10-4 /40,0 = 1+0,00099 = 1,00
Рыбохозяйственная группа:
С нефт ожид / ПДКнефт + С ф ожид / ПДК ф ожид + Свзв в ожид / ПДК взв в ожид ≤ 1
0,049/0,05 + 9,97*10-4 /0,001+22,71/(15,4+0,75) = 0,98+0,99+1,4 = 3,37
Так как сумма больше единицы, то производится корректировка Сожид i каждого компонента в сторону уменьшения:
Сожид i (уточ) = Сожид i / n
Снижаем концентрацию каждого компонента в 3,0 раза:
0,32+0,33+0,47 = 1,12
По формуле определяем допустимую концентрацию, мг/л, загрязняющих веществ в стоках после очистки с учетом совместного влияния веществ в каждой группе лимитирующего показателя вредности:
Сдоп i = (Сожид i уточн (q + γQ) – γQ Cфi )/ q Санитарно-токсикологическая группа:
С NO3 доп = (40,0 (0.71+0.37*5.4) – 0.37*5.4*40.0)/0.71 = 40.0
С Cr6+доп = (9,97*10-4 (0.71+0.37*5.4) – 0.37*5.4*0,00)/0.71 = 9,97*10-4
Рыбохозяйственная группа:
С нефт доп = (0,016 (0.71+0.37*5.4) – 0.37*5.4*0,01)/0.71 = 0,034
С ф доп = (3,32*10-4 (0.71+0.37*5.4) – 0.37*5.4*0,00)/0.71 = 0,012
Свзв в доп = (7,57 (0.71+0.37*5.4) – 0.37*5.4*15,4)/0.71 = 14,48
Определяем эффективность работы очистного оборудования, %, по каждому виду загрязнений по формуле (6):
Э = (Сфакт i - Сдоп i)/ Сфакт i *100
где Сфакт i – концентрация загрязняющего вещества в сточной воде данного предприятия до очистных сооружений, мг/л
Э NO3 = (48,5 - 40.0)/48,5*100 = 17,5%
Э Cr6+ = (25,8 - 9,97*10-4)/ 25,8 *100 = 100%
Э нефт = (70,4 -0,034)/ 70,4 *100 = 99,9%
Э ф = (15,3 -0,012)/ 15,3 *100 = 99,9%
Э взв в = (104-14,48)/ 104 *100 = 86,1%
Задача 2 (вариант 55)
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 |
||
Хром (Cr3+) |
1.5 |
0.002 |
0.001 |
Взвешенные вещества |
150 |
30 |
25 |
Свинец (Pb2+) |
3.4 |
0.2 |
0.1 |
Нитрит ион (NO2-) |
5 |
0.1 |
0.08 |
Нитрат ион (NO3-) |
150 |
42 |
40 |
Таблица 3 – Исходные данные для расчета
Vстоков, м3/сутки |
Регион |
1105 |
Московская область |
Решение:
Рассчитаем фактическую массу каждого загрязнителя в стоках по формуле (7), мг/л или г/см3:
mi = Cн i – Cк i
где Cн i и Cк i - начальная и конечная концентрация загрязнителя в сточных водах до и после биоочистки, мг/л.
m (Cr3+) = 1.5 - 0.002 = 1.498
m (взв в) = 150 – 30 = 120
m (Pb2+) = 3,4 – 0,2 = 3,2
m (NO2-) = 5,0 - 0,1 = 4,9
m (NO3-) = 150 – 42 = 108
Определим степень токсичности каждого загрязнителя в стоках по формуле:
Аi = 1/ПДКi
А (Cr3+) = 1: 0,001 = 1000
А (взв в) = 1: 25 = 0,04
А (Pb2+) = 1: 0,1 = 10
А (NO2-) = 1: 0,08 = 12,5
А(NO3-) = 1: 40 = 0,025
Определим приведенную массу годового сброса загрязнителей (ΣАi mi), г/м3:
∑Аi mi = 1000*1.498 + 0.04*120 + 10*3.2 + 12.5*4.9 + 0.025*108 = 1598.75 г/м3
Рассчитаем эффективность предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия Эу по формуле:
Эу = k* p* V*∑ Аi mi * 10-6 ,
где Эу, руб./год; k – константа, равная 1440 р/усл т; р – константа региона России (для Московской области равна 2,60); V – объем очищенных сточных вод, м3 / год; ΣАi mi – приведенная масса годового сброса загрязнителей, г/м3
Эу = 1440 руб./год *2,60 *1105*305* 1598,75 г/м3 * 10-6 = 2017337,28 руб./год
Задача 3 (вариант 96)
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 |
||||||
Реостатная установка локомотивного депо (150 тепловозных секций) |
Дизельное топливо |
0,22 на одну тепловозную секцию |
9 на одну тепловозную секцию |
370 |
-4 |
3,0 |
0,15 |
Формальдегид, сажа |
50,4 170,8 |
0,03 0,14 |
Решение:
Рассчитываем ПДВформал по формуле (10):
ПДВi = (ПДКмр i- Сф i)H2 3√V n 1000 /А F m n 1000
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, º С; 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.
ПДКмр формал = 0,035 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 ,
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 = 0,22 * 150* 10,8 * 103 / 9*150*3600 = 0,073
Скорость выхода газовоздушной смеси W0, м/с рассчитаем по формуле
W0 = 4 V / π D2
W0 = 4 * 0.073 * 3.14 * 0.152 = 0.20
∆T = 370 –(-4) = 374
A = 200; F = 1(для формальдегида); F=3 (для сажи)
Рассчитаем коэффициенты m и f по формулам:
f = 103 * 0,202 * 0,15 / 3,02 * 374 = 0,0018
m = 1/ (0,67 + 0,1√0,0018+ 0,34 3√0,0018) = 1,19
Величины Vm и n определяем по формуле :
Vm = 1,3* W0 D / Н
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 * 0.20 * 0.15 / 3.0 = 0.013, так как Vm < 0.3; n = 3
ПДВформал = (0,035 -0,03) * 32 3√ 0,073 * 374 / 200 * 1*1,19 * 3 * 1000 = 1,89*10-7 г/с
ПДВсажа = (0,15 - 0,14) * 32 3√ 0,073 *374 / 200 *3* 1.19 * 3 * 1000 =3,79*10-7 г/с
Фактический выброс mформал и mсажа определим по формуле:
mi = Cmax i V Xi / 1000
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.
mформал = 50,4 * 0,073 * 150 / 1000 = 0,555 г/с
mсажа = 170,8 * 0,073 *150 / 1000 = 1,8 г/с
Так как фактический выброс сажи больше предельно допустимого, необходимо установить улавливающее оборудование: циклоны (электрофильтры)
Плату за годовой выброс, руб./год, рассчитаем по формулам:
П1 = ∑ Сi mi τ / 106
где Сi – ставка платы, руб.; mi – фактический выброс данного загрязняющего компонента, г/с (если mi > ПДКi , то в формулу подставляют значение ПДКi ); τ – время работы источника в течение года, с.
Сi = Нi * К
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
где Сi` - ставка платы при сверхлимитных выбросах, руб.
Сi` = Нi` * K
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
П1 = (440* 1 *4.77*10-7 + 26,4 * 1 *9,55*10-7) * 9 * 150 * 3600 / 106 = 0,0011
П2 = 5 *( 2200 * 0,8 (0,555 - 4.77*10-7)+ (132 * 0,8 ( 1,8 -9,55*10-7 )* 9 * 150* 3600) / 106 = 28354,94
П = 0,0011 + 28354,94 = 28354,94 руб./год
Задача 4 (вариант 121)
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 10 м от земли;
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 |
Формальдегид |
Значения mфакт ,Н, V, ∆T, F, m, n брать из расчетных данных задачи 96. Расчет вести на одну тепловозную секцию. |
Московская область |
ЮЗ |
10,50,100,200,300 |
Решение:
Из задачи 96:
mфакт = 0,555 г/с
Н = 3,0 м
V = 0,073 м3
∆T = 374 ºС
F = 3
m = 1,19
n = 3
Рассчитаем максимальное значение приземной концентрации формальдегида См формал, мг/м3 по формуле:
См = А mфакт F* m* n / H2 3√V* ∆T
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=140 – Московская область.
См формал = 140* 0,555 *3*1.19*3 / 32 3√0,073 * 374 = 30,71
Х – расстояние от источника выброса, м, где достигается См формал найдем по формуле:
Хм = (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 Vm ≤ 0,5
d = 4.95 Vm (1+0.28 3√ f) при 0,5 ≤ Vm ≤ 2
d = 7 √Vm (1+0,28 3√ f) при Vm ≥2
Vm = 0.013, так как Vm ≤ 0,5, для расчета d используем формулу:
d = 2,48 (1+0.28 3√ 0,0018) = 2.56
Хм =(5 –F) dH / 4 = (5 – 1) * 2,56 * 3 / 4 = 7.68
Опасную скорость ветра UВ находим по формуле:
UB = 0.5 при Vm ≤ 0,5
UB = 0.5 м/с
Для расчета Сi , мг/м3 по формуле (31) на расстоянии 10,50,100,200,300 м от источника при UB = 0.5 м/с найдем безразмерный коэффициент S, при расстоянии:
- 10 м - Х / Хм = 10/7.68 = 1.3
- 50м – Х / Хм = 50/7.68 = 6.51
- 100м – Х / Хм = 100/7.68 = 13.02
- 200м – Х / Хм = 200/7.68 = 26.04
- 300м – Х / Хм = 300/7.68 = 39.06
S = 3 (Xi / Хм)4 - 8 (Xi / Хм)3 + 6(Xi / Хм)2 при Xi / Хм ≤1;
S = 1.13 / (0.13 (Xi / Хм)2 + 1) при 1< Xi / Хм ≤ 8;
S = (Xi / Хм ) / (3.58 (Xi / Хм)2 +35.2(Xi / Хм ) + 120) при F≤1.5; Хм > 8
S (10 м) = 1.13 /( 0.13 (1.3)2 + 1) =0.93;
S (50 м) = 1.13 /( 0.13 (6.51)2 + 1) = 0.17;
S (100 м) = (13.02) / (3.58 (13.02)2 +35.2(13.02) + 120) =0.011;
S (200 м) = (26.04) / (3.58 (26.04)2 +35.2(26.04) + 120) = 0, 0075;
S (300 м) = (39.06) / (3.58 (39.06)2 +35.2(39.06) + 120) = 0, 0056;
Тогда по формуле (31) найдем значения приземной концентрации вредного вещества:
Сi = S * Cм
Сформ (10м) = 0,93 * 30,71 = 28.56 мг/м3
Сформ (50м) = 0,17* 30,71= 5.22 мг/м3
Сформ (100м) = 0,011 * 30,71 = 0.34 мг/м3
Сформ (200м) = 0,0075 * 30,71 =0.23 мг/м3
Сформ (300м) = 0,0056 * 30,71 = 0,17мг/м3
Для определения границ С33 находим ПДКмр формал = 0,035 мг/м3
Из предыдущих расчетов видно, что на расстоянии 300 м от источника Сформ= 0,17 мг/м3 ,следовательно, L0 = 300м. С учетом среднегодовой розы ветров по формуле (32):
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 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 = 12,5% (ЮЗ).
Тогда по формуле (32):
L = 300*12, 5/12, 5 = 300м
Таким образом, минимальное расстояние от источника выброса до жилой застройки должно составлять не менее 300 м, следовательно, данное предприятие по величине С33 относится к III классу.
Задача 5 (вариант 146)
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, % |
Локомотивное депо (реостатная установка на 150 тепловозных секций в год) |
Формальдегид, сажа |
Данные взять из предыдущих задач mфактi с учетом испытаний 150 тепловозных секций в год |
Формальдегид <1 Сажа >1 |
6 |
Территория предприятия – 75% Населенный пункт – 20% Лес – 5% |
Решение:
Из задач 4, 5 имеем:
Среднегодовая температура наружного воздуха = -4ºС;
Средняя температура выбрасываемой газовоздушной смеси = 370ºС;
Высота Н= 3 м;
Фактический выброс формальдегида mфакт формал = 0,55 г/с
Фактический выброс сажи mфакт сажа = 1,8 г/с
UB = 0.5 м/с
Решение:
Экологическую оценку ущерба, причиняемого выбросами формальдегида и сажи в атмосферу, определяем по формуле:
Эу = γ σр 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; 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
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 = (6*0,75*4 + 6*0,2*8 +6*0,05*8) / 6 = 5
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+ UB)
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 + 374/75 = 5,99
f = (100 /(100+ 5,99 * 3)) * 4/(1+0,5) = 0,85*2,66 = 2,26
Для частиц, оседающих со скоростью 1-20 см/с (частицы золы, сажи)
f = (100 / (100 + φ Н ))2* 4/ (1+ UB)
f = (100 / (100 + 5,99*3 ))2* 4/ (1+ 0,5) = 0,72*2,66=1,92
М – приведенную массу годового выброса формальдегида и сажи в атмосферу – рассчитываем по формуле (38):
М = ∑Аi mi
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
где τ – время работы установки в год, с
Аi – показатель относительной опасности примеси i – го вида
Аi = 1/ ПДКi cc
Aформал = 1/ 0,012 = 83,33
Асажа = 1/ 0,05 = 20
mi = Cmax i V τ / 109
mформал = 50,4 * 0,073 * 9 *150 * 3600 / 109 = 0,018 т/год
mсажа = 170,8 * 0,073 * 9*150 * 3600/ 109 = 0,061 т/год
Мформал = 83,33 * 0,018 = 1,49 усл т/год
Эу формал= γ σр f M = 192 * 5 * 2,26 * 0,018 = 39,05 руб./год
Мсажа = 20 * 0,061 = 1,22 усл т/год
Эу формал= γ σр f M = 192 * 5 * 0,019 * 0,061 = 1,11 руб./год
∑ Эу = 39,05+1,11 = 40,16 руб/год
Если сравнить Эу с платой за выбросы (28354,94 руб./год), то, очевидно, что экологический ущерб, причиняемый предприятием окружающей среде невелик.
Задача 6 (вариант 154)
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 |
Выбохозяйственный |
0,025 |
Взвешенные вещства (Свзв = 64,3 > Cдоп) Нефтепродукты (Снефт = 10,13>Сдоп) Фенол(С фенолы=0,005 = Сдоп) |
Бассейн реки Амура |
Решение:
Рассчитаем фактическую массу mфакт каждого из веществ, сбрасываемых в водоем, т/год, по формуле (40):
mi = Сi q 3600*24*n / 106
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.).
mвзв= Свзвq 3600*24*n / 106 = 64,3 * 0,025 * 3600*24*320/106 = 44,4
mнефт = Снефтq 3600*24*n / 106 =10,13*0,24*3600*24*320/106 = 67,22
m фенолы = С фенолы q 3600*24*n / 106 = 0,005*0,24*3600*24*320/106 = 0,0014
Рассчитаем Мi (приведенная масса годового сброса каждого из загрязняющих веществ), усл т/год по формуле (41):
Мi = Ki * mi
где Кi - коэффициент приведения i – го вредного вещества, учитывающий его относительную опасность, рассчитывается по формуле (42):
Кi=1/ПДКi
Где ПДКi – предельно допустимая концентрация i –го вещества в водоеме данной категории; mi - фактическая масса i – го вредного вещества, сбрасываемого в водоем, г/год.
ПДКвзв= 64,3+0,25 = 64,55 мг/л
ПДКнефт = 0,05 мг/л
ПДК фенолы = 0,001 мг/л
Квзв= 1 / 64,55 = 0,015
Кнефт = 1 / 0.05 = 20
К фенолы = 1 / 0,001 = 1000
М взв= 0,015 * 44,4 = 0,666
М нефт = 20 * 67,22= 1344,4
М фенолы = 1000 * 0,0014= 1,4
Определим УудВ от сброса каждого вещества:
Ууд взв В = 236,0 руб./усл т (в пределах ПДС),
У уд взв В = 1180,0 руб./усл т (сверхнормативного сброса),
Ууд нефт В = 2800,0 руб./усл т (в пределах ПДС)
Ууд нефт В = 17740,0./усл т (сверхнормативного сброса),
Ууд фенолы В = 177400,0 руб./усл т (в пределах ПДС)
Ууд фенолы В =887000,0 руб./усл т (сверхнормативного сброса) Определяем КВ коэффициент экологической ситуации в бассейне реки Амура
КВ = 1,00-1,53, принимаем равным 1,30
По формуле (43) рассчитаем экологический ущерб от загрязнения поверхностных вод:
УВ=КВ∑УудВМi
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 *(1180,0* 0,666+ 17740,0 * 1344,4+ 887000,0 * 1,4) = 25092241,88 руб./год
Список литературы
1. Кормилицын В.И. Основы экологии. – М. Интерстиль, 1997. –365с.
2. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. – М.: Высшая школа, 1980. – 424с.
3. Акимова Т.А. Экология. – М.:ЮНИТИ, 1998.- 455 с.
4. Кондратьева Л.М. Введение в экологию. – Хабаровск.: ДВГУПС, 2001. – 140 с.
5. Методические указания. Экология. – Хабаровск: ДВГУПС, 2003. – 65с.