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 3f )                                                               

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 м33), 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 3f ) при Vm ≤ 0,5                                                          

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

d = 7 √Vm  (1+0,28 3f) 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

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:

УВВ∑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.