Функциональная структура элементарного технобиогеоценоза
Пространственное размещение объектов в технобиогеоценозе раскрывает структуру компонентов системы. Нооценоз в данном случае представлен отвалом твердых отходов и частью поселка, которая попала в зону загрязнения пыли, сдуваемой ветром с отвалов. В биоценоз входят луговые сообщества, также оказавшиеся в зоне воздействия отвалов. Почвы, грунтовые воды и атмосферный воздух объединяются в экотоп. Объектами исследования функциональной структуры ППК в данном случае является зона влияния отвала твердых отходов, определяющая существование ППС, а предметом исследования – процесс сдувания пыли с отвала, распространение ее в атмосфере и последствия загрязнения этой пылью всех компонентов системы. Все перечисленные компоненты представлены в виде блок-схемы:
15. функциональная структура урбабиогеоциноза (образуется в результате использовании и сброса СВ жилищно-коммунального хозяйства населенного пункта). поселок
Отчистные соорудения
Зона загрязнения реки
Нооциноз- население, канализация – очистные сооружения (средства труда) и жидкие отходы (продукт труда). Биоциноз в зависимости от характера водоема – фитопланктон и зоопланктон и рыба. Экотоп – воды и донные отложения. Объектами исследования является система водоснабжения и водосброса, а предметом - образования сточных вод и их отчистка. БЛОК СХЕМА – урбабиоциноза: 1) нооциноз: поселок, канализация, бытовые стоки; 2) биоциноз: фитопланктон, зоопланктон, рыба; 3) экотоп: воды реки, донные отложения.
16.(Г)МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ структура- пространственное размещение всех компонентов нооциноза, биоциноза, экотопа и их элементо во взаимосвязи и с учетом последствий взаимодействия. Элементы морфологической структуры: ареал, контур, слои и зона. Контур – граница отделяющий компоненты и элементы ППС других условных показателей на карте схеме и соответствие этой линии на реальной территории. Он имеет все элементы нооциноза, биоциноза и экотопа, а иакже нарушения происходящие в этих компонентах под воздействием производства. Нарушение – это любое изменение числа, формы и расположения элементов и элементов при функциональном ППС. Нарушение компонентов классифицируют на типы: геомеханические (в литосфере), гидродинамиеские (в гидросфере), аэродинамические (в амосфере), биоморфологичнские (в биоцинозе). Формы нарушений: 1) геомеханические: деформация, провалы, насыпи земной поверхности, застройка зданиями; 2) гидродинамические: связана с изменением режима, динамики поверхностных и грунтовых вод; 3) аэродинамические: возникают в результате возведнения зданий, сооружений; 4) биорфологические: возникают в результате строительства и эксплуатации элементов нооциноза на территории ППС.
17. ареал – выделенный контуром пространство в кот элементы ППС находятся в рассеянной или в неоднородной форме. Границей ареала служит условная линия являющаяся геометрическим местом точек с одинаковой плотностью. Ареал фиксирует особенный вид изменения качественных характеристик природной среды загрязнением. Внутри ареала содержание загрязняющих веществ компонентов и элементов ППс превышает заданное на границе заданного. За границей оно меньше, и приближается на незагрязненные территории. Граница ареала изменчивы, это зависит от параметра источника сброса, выброса, фх свойств вредных веществ, метерологических факторов, и др условий. Формы загрязнений: геохимические, гидросферное, атмсоферное, биоциинозное. Загрязнения разделяются по принципу слоевого расположения в природной сред: 1) поверхностное (засорение, запыление, замораживание, ареал выделяется визуально в процессе исследования), 2) фильтрование (закисление pH<6, засоление, заражение. Ареал не виден, и его определяют путем отбора проб), 3) поздемные (заливание, захоронение, заражение).
18. СЛОЙ– элемент морфологической структуры с помощью кот проводится вертикальная дифференциация, либо структуры в целом, либо отдельного контура или ареала. В ППС выделяются, след слои: атмосферный, гидросферный, растительный, педосферный, литосферный. Каждый из слоев включает несколько горизонтов: 1) грунтовых и подземных вод для гидросферы, 2) тропосфера, стратосфера, мезосфера для атмосферы. Четкой границы между слоями не бывает из-за взаимного проникновения компонентов в процессе функционирования, поэтому границы слоев выделяют условно. ЗОНА – наиболее крупная единица морфологической структуры ППС, в результате воздействия производства на природную среду возникает несколько зон экологических изменений: структурный, функциональный и информационной перестройки. Между границей ареала загрязнения и местом достижения фонового значения концентрации веществ во всех природных компонентах целесообразно выделять зоны информаций перестройки, в пределах которой, концентрация выбрасываемых вредных веществ меньше ПДК, но выше фоновых. Изменение в этой зоне не вызывает перестройки структуры или характера функционирования природных систем, но могут влиять на информационные признаки, приводить к накоплению вредных веществ, и стать причиной мутогенных изменений.
19. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. Под взаимодействием промышленного производства с окружающей природной средой понимается процесс обмена веществ, энергии и информации. В результате обеспечивается получение полезной промышленной продукции, а также качественные и количественные изменения в компонентах ОС. Обмен веществ, энергии и информации между структурными единицами ППС происходит в результате введения производственных технических процессов. При этом из природный среды извлекаются вещества и энергия, кот служит ресурсами производства и участвует в создании продуктов труда. Вещества и энергия в виде отходов и выбросов производства поступает в круговорот веществ в природе. Их дальнейшее участие в создании продукции природного процесса определяется свойствами этих веществ и характеристиками естественных процессов. Поэтому, при исследование взаимоотношения производства и природной среды выделяют весь процесс кот можно назвать природно-технологическим процессом ППС.
20. ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ. Коэффициенты эффективности можно рассчитать для отдельных элементов главных, вспомогательных, и сопутствующих ресурсов из представленных выражений. 
i, j, k количество главных, вспомогательных и сопутствующих ресурсов. Суммарные коэффициенты эффективности (везде возле коэффициентов стаит знак суммации).
21. УРАВНЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА. В результате взаимодействия природно-технического процесса образуется их совместная продукция кот является продукцией природно-технического процесса ППС. количество вещества и энергии поступивших в технологический процесс в общем случае можно установить путем составления уравнения материального и технологического баланса технологического процесса. Мв = Мпр+Мов, где Мв – масса веществ, участвующих в технологическом процессе, Мпр – масса веществ, входящих в продукцию технологического процесса, Мов – масса вещест, составляющих отходы и выбросы. Ев = Епр + Евс, где Ев – количество энергии вводимой в технологический процесс, Епр – количество энергии, израсходованной на производство продукции, Евс – количество энергии, выделяющийся в природную среду.
22. ВЛИЯНИЕ. Влияние производство на природную среду – процесс обмена веществ, энергии и информации, с природными компонентами, в результате кот в окружающей среде происходит качественные и количественные изменения не превышающие ПД значения. Оценка этих изменений производится путем сравнения качественных и количественных показателей состояния природных компонентов с фоновыми значениями для данного компонента. Для определения границы влияния производства на природную среду используют понятие фоновой концентрации. Фоновой считается концентрация вещества или элемента в атмосфере, литосфере, гидросфере, в растениях, животных и микроорганизмах находящихся вне зоны влияния данного предприятия при этом нужно учитывать то, что фоновая концентрация в данной точке может быть выше из-за воздействия или влияния др производств не входящих в ППС. Если концентрация веществ существенно отличается от фоновых значений, то в таком случае природная среда испытывает интенсивное влияние производства. Такую форму функционирования называют ВОЗДЕЙСТВИЕМ.
23. ВОЗДЕЙСТВИЕ. Воздействие производства на природную систему – процесс обмена веществ, энергией и информацией с природными компонентами вызывающие их изменения в форме нарушения или загрязнения, при этом количественные и качественные характеристики этих форм превышают предельно допустимые значения для данного компонента. В результате природный компонент не может восстанавливаться самостоятельно и требуется выполнение дополнительных мероприятий. Источником воздействия является технические процессы воздействия производства на природные среды бывают: механические, физические, химические и биологические. Воздействие принято характеризовать след. показателями: 1) интенсивность воздействия (характеризуется количеством загрязняющих веществ поступающих в единицу времени (г/с)); 2) степень воздействия (рассчитывается как отношение количественных показателей характерезующих загрязнение или нарушение, к общему количеству выделяющихся их технического процесса веществ); 3) опасность воздействия (характеризует отклонение загрязняющих веществ (Ci) природных компонентов от нормированных значений ПДКi или отклонения площади или количества нарушений (SHi) от нормальных показателей площади нарушаемого компонента (SHПi)). ОПАСНОСТЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ. J3i = Ci / ПДКi Jнi = SHi / SHПi . если J3i < 1, Jнi < 1 – технологический процесс не воздействует на природную среду. Если J3i > 1, Jнi > 1 – технологический процесс воздействует на природную среду.
24. ПОСЛЕДСТВИЯ. Под последствием производства понимается состояние в кот переходят все компоненты ППС в результате нарушения или загрязнения одного из природных компонентов. Общая классификация последствий: 1)инженерные последствия проявляются в средствах производства и продуктов труда. Могут приводить к преждевременному износу оборудования, ухудшению каества производственной продукции. 2)Экологические последствия проявляются в тех природных компонентах кот подвергались нарушению или загрязнению, а затем и др. природных компонентов. 3) социальные проявляются в ухудшении условий труда и отдыха населения находящихся в зоне воздействия. Интегральной оценкой каждого вида воздействия на природную среду является его стоимость в рублях, т.е. это есть экономический ущерб:
25. Управление воздействием на природную среду: сбор исходных данных для оценки воздействия --- определение интенсивности воздействия --- оценка опасности воздействия: 1)есть (j> =1) --- определение допускаемого состояния природной среды в зоне воздействия --- расчет показателей обеспечивающих допускаемую интенсивность воздействия --- выбор и экологическое обоснование мероприятий, обеспечивающих допускающую интенсивность и степень воздействия --- расчет плановых показателей по периодам реализации мероприятий --- управление техническими процессами для достижения плановых показателей. 2) (j<1) --- мероприятия не планируются.
26. наиболее трудоемким является сбор исходных данных для оценки воздействия производства на природную среду. На этом этапе необходимо установить все источники воздействия, определить их качественные и количественные характеристики. Кроме того необходимо выявить природные условия, и факторы влияющие на структуру ППС. Удобнее всего э то делать в виде табл., графика кот вводят в единый экологический паспорт предприятия – он должен стать основным документом с помощью кот можно предъявить характер и результат взаимодействия предприятия в целом, и его отдельных цехов с окружающей средой. В паспорте дается оценка эффективности использования и охраны природных ресурсов, основное участие в технологической цепи и отражается качество компонентов ОС. Паспорт определяет границы зон влияния предприятия, показывает динамику разрушений и загрязнений природных компонентов во времени и в результате изменения параметров технологического процесса. ОСНОВНЫЕ разделы паспорта: 1) общие данные о ППК; 2) экологические показатели ППК; 3) рациональное использование и охрана водных ресурсов; 4) рациональное использование и охрана земельных ресурсов; 5) охрана воздушного бассейна; 6)рациональное использование и охрана недр и минеральных ресурсов; 7) оперативные мероприятия по охране ПС.
27. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ – совокупность фх процессов и средств для их проявления с целью получения продукции заданного качества и нужного качества, иными словами ХТС – совокупность взаимосвязанных техническими потоками и действиями как единое целое аппаратов, в кот осуществляется определенная последовательность технических операций. Задачи: 1) определение технической топологии ХТС; 2) определение значение входящих переменных; 3) установление значений технических параметров в ХТС; 4) определение конструкторных параметров аппаратов(размеры аппаратов); 5) выбор параметров технологического режима работы элементов ХТС (температура, давление); 6)выбор параметров технических потоков обеспечивающих работу системы в заданно режиме (давление, расходы, температура). Технологическое производство представляет собой иерархическую структуру. Различают 4 основных уровня ХТС: 1 ступень иерархии – это технические процессы протекают в отдельных аппаратах (механические, химические, тепловые).Задача: расчет условий надежной и безопасной работы, как основного так и вспомогательного оборудования, управления работой оборудования. 2 ступень иерархии – соответствует техническим цехам или участку. ХТС – цех – включает подсистемы: в подготовке сырья, собственного хим. Превращения, выделение целевых продуктов, энергообеспечения. Задача: синтез ХТС, расчет оборудования, обеспечения необходимой надежности, оценка качественных показателей подсистемы. 3 ступень иерархии: более сложные ХТС, отвечающие производству целевых или промежуточных продуктов. ХТС состоит из хим производства, энергоснабжения ТЭС, утилизация отходов, транспорта, подсистемы погрузки и хранения компонентов. На этом уровне гл задачей является оптимальное распределение огромного количества ресурсов для работников параллельных производств. 4 ступень иерархии: хим предприятия в целом, совокупность предприятий. Элементы этого уровня связаны между собой и ОС под системы для транспорта сырья, энергии, полупродуктов и конечных продуктов. На этом уровне можно решать проблемы комплексного обезвреживания выбросов, регулирование промышленных земель.
28. основные этапы создания ХТС: на 1 уровне является построение мат модель ХТС. Мат модель должна отражать сущность функционирования ХТС, как единого целого. Создав мат модель переходят к решению задач анализа, синтеза и оптимизации ХТС, что составляет 2 уровень. Основная цель анализа структуры ХТС заключается в выявлении ее структурных особенностей и нахождения оптимизационной последовательности расчета ее элементов. Задача оптимизации ХТС является комплексной т.к. включает в себя оптимальную структуры, и оптимальную режим функционирования элементов. ТИПЫ ТЕХНИЧЕСКИХ СХЕМ ХТС. Техническая схема хтс – последовательное описание или изображение процессов м соответствующих им аппаратов. Схемы бывают 2 типов: 1) с открытой цепью состоит из аппаратов через кот все реагирующие компоненты или одна из взаимодействующих фаз проходит лишь один раз. Пр.: батарея реакторов, также схема отделения кислотой адсорбции нитрозующих газов (рис 1). 2) циклическая схема предусматривает многократное возвращение в аппарат всех реагирующих веществ, и одной из фаз в гетерогенном процессе вплоть до полного превращения. Пр.: синтез аммиака, синтез спиртов (рис 2). Способы изображения схемы ХТС: 1) функциональная – показывает технические связи между основными подсистемами, каждая из кот выполняет определенную техническую операцию. Прю: производство соды: (схема 1). 2) техническая схема показывает, тип и способы соединения элементов, последовательность технических операций. Для этого в технической схеме каждый аппарат имеет общепринятое изображение связей между ними изображают в виде стрелок. 3) структурная включает элементы ХТС в виде блоков кот имеют входы и выходы. Она наглядно показывает технические связи между блоками. 4) операционная схема ХТС строится т.о. что каждый элемент ХТС составляет совокупность нескольких типов технических аппаратов. Такая схема используется при моделировании ХТС.
29. Замкнутое безотходное производство – это производство должно предусматривать полное использование отходов не вошедших в конечный продукт в качестве сырья для получения других продуктов либо на данном производстве, либо внутри отрасли, либо в смежных отраслях. В основе организации безотходных производств лежит ряд принципов: 1) принцип системности (когда каждый отдельный процесс рассматривается как элемент более сложной производственной системы); 2) комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов; 3) цикличность материальных потоков (отчистка сточных вод и газовоздушных потоков); 4) рациональная организация (когда не восполняются потери природных ресурсов сводятся к минимуму за счет утилизации отходов); 5) принцип экологической безопасности (соблюдение предельных экологических нагрузок на ОС). Создание безотходный технологий является длительным процессом требующий решений ряда задач.