О.в. абросимова а.а. макарова

О.В. Абросимова А.А. Макарова

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

Учебное пособие

для инженерных и гуманитарных специальностей

Саратов 2008

УДК 504

ББК 20.1

А 16

Рецензенты:

Кафедра биоэкологии и общей биологии

Саратовского государственного аграрного университета

им. Н.И. Вавилова,

Доктор сельско-хозяйственных наук, профессор

Саратовского государственного социально-экономического университета Г.Г. Решетов

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного технического университета

А 16 Абросимова О.В.

Практикум по экологии: учеб. пособие / О.В. Абросимова, А.А. Макарова. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. – …с.

ISBN 978-5-7433-1900-8

В пособии приведены лабораторные и расчетные работы по экологии с краткими теоретическими пояснениями. Приводятся методы анализа природных сред, биомониторинга, оценки воздействия производства на окружающую среду, методика определения платы за загрязнения природных сред, исходная информация для расчетов. Предназначено для студентов инженерных и гуманитарных специальностей дневной и заочной форм обучения.

УДК 504

ББК 20.1

ISBN 978-5-7433-1900-8

© Саратовский государственный технический университет, 2008 © Абросимова О.В., Макарова А.А., 2008

ВВЕДЕНИЕ

Современная экологическая обстановка характеризуется сосредоточением огромного количества техногенных источников, формирующих гигантские по мощности и интенсивности антропогенные потоки. По силе воздействия на природные среды и системы они сравнялись с геологическими процессами. Вся планета, по существу, превратилась в геотехническую систему.

Самым отрицательным воздействием производства на окружающую среду является загрязнение, которое во многих районах достигло критического для здоровья людей и устойчивости экосистем уровня. Объективным требованием является (выступает) учет воздействия производства на природную среду.

Целями пособия являются формирование экологического мышления у студентов инженерных и гуманитарных специальностей, овладение приемами и методами оценок воздействия предприятия (производства) на окружающую среду, методами экологической экспертизы, экономики природопользования и навыками химико-биологического анализа состояния природных сред, ознакомление с методами биомониторинга.

Задачи настоящего пособия – закрепить, подтвердить, конкретизировать основные теоретические положения дисциплины «Экология», изучить правила техники безопасности и правила работы в лаборатории, овладеть методами анализа сточных вод, ознакомиться с методами оценки воздействия предприятия на окружающую среду, дать оценку экологического состояния конкретного предприятия (производства), обосновать необходимость и выбор атмосфероохранных мероприятий, выявить их достаточность.

Учебное пособие состоит из двух разделов: первый раздел представлен лабораторным практикумом, второй – расчетными работами. Выбор разделов определяется требованиями государственного стандарта конкретной специальности.

Данное пособие предназначено для студентов инженерных и гуманитарных специальностей технического университета. Оно составлено в соответствии с требованиями к предмету «Экология», изложенными в государственных стандартах специальностей.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

1.1. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ

В ЛАБОРАТОРИИ

Лабораторные занятия по экологии проводятся в специально оборудованных помещениях, имеющих подводку электричества, газа, раковину с водопроводной водой. Поверхность столов должна быть покрыта пластиком.

За каждым студентом закрепляется постоянное место, на котором должно быть оборудование, необходимое для проведения конкретного задания, рабочая тетрадь, ручка, карандаш.

В начале занятия студенты знакомятся с определенным заданием, изложенным в учебном пособии, делают записи основных методик в рабочей тетради, а затем приступают к выполнению работы под наблюдением преподавателя. Результаты исследований в виде рисунков, таблиц заносятся в рабочую тетрадь, затем формируется вывод и работа предоставляется преподавателю для проверки.

Рекомендуется проводить занятия с группой, состоящей из 10–12 человек. Каждая работа рассчитана на четыре аудиторных часа. Преподаватель может выбрать те работы, выполнение которых сочтет целесообразным, ориентируясь на уровень подготовленности студентов.

В связи с тем, что на лабораторных занятиях студенты работают с различными химическими веществами, электроприборами, они обязаны выполнять основные правила техники безопасности:

- не входить в лабораторию в пальто, верхней одежде, не вносить посторонние предметы, продукты питания;

- в лаборатории не разрешается пить, есть, громко разговаривать, много ходить и делать порывистые движения;

- нельзя класть не рабочий стол одежду и сумки;

- никакие вещества в лаборатории нельзя пробовать на вкус. Если необходимо определить запах газа или паров жидкости, хранящейся в банке или сосуде, нельзя подносить их близко к лицу, следует легкими движениями руки направить воздух от горлышка или отверстия к носу;

- в процессе каких-либо реакций на воздухе или при нагревании нельзя держать сосуд отверстием к себе и другим работающим;

- необходимо работать в лаборатории в халате;

- перед началом работы обязательно следует проверить наличие и исправность приборов, посуды, реактивов;

- приступать к работе можно только с разрешения преподавателя и всю работу проводить в строгом соответствии с методикой; в процессе работы производить записи и зарисовки;

- горячие приборы и посуду ставить только на специальные подставки, а не на открытый стол;

- после выполнения работы рабочее место приводят в порядок, руки моют водой с мылом.

Перед началом цикла работ в лаборатории студентам необходимо ознакомиться с общими для всех лабораторий правилами техники безопасности и расписаться в книге инструктажа.

1.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ.

БИОТЕСТИРОВАНИЕ СРЕДЫ С ПОМОЩЬЮ РАСТЕНИЙ

Биоиндикация – это метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем. Чувствительные организмы – биоиндикаторы – реагируют на малые дозы экологического фактора и дают адекватную реакцию на воздействие факторов.

Существует два основных метода биоиндикации: пассивный и активный. В первом случае исследуют видимые и незаметные повреждения и отклонения от нормы, являющиеся признаками неблагоприятного воздействия, во втором используют ответную реакцию наиболее чувствительных к данному фактору организмов (биотестирование). Чувствительными биоиндикаторами могут служить как отдельные процессы в клетке и организме (изменение ферментативной активности, накопление серы в листьях), так и морфологические изменения (изменение формы и размера листовой пластинки, появление асимметрии, уменьшение продолжительности жизни хвои). Биотестирование с помощью растений (проростков, экслантов, различных органов), разнообразных субстратов (воды, почвы и т.д.) является стандартным приемом и может быть использовано при оценке степени их загрязнения. Преимуществом биотестирования (как первичного этапа перед химическим анализом) является простота операций, минимальное оборудование и достаточно быстрое получение ответа.

В порядке возрастания толерантности к загрязнениям растительные организмы располагаются в следующем порядке: грибы, лишайники, хвойные, травянистые растения, листопадные деревья. Среди сельхозкультур наиболее чувствительны салат, люцерна, злаковые, крестоцветные, к нечувствительным видам относят кукурузу, виноград, розоцветные, подорожник.

Гистохимическим методом

Материалы и оборудование: 1) чашки Петри; 2) фильтровальная бумага; 3) маркер по стеклу; 4) термостат на 26 °С; 5) растворы Pb(NO₃)₂ (10^­3 М), Cd(NO₃)₂ (10^-4 M); 6) реактив дитизон (готовится непосредственно перед употреблением и не подлежит хранению); 7) растворы перманганата калия или формалина для обработки семян; 8) проростки кукурузы.

Ход работы

Работа состоит из двух этапов: 1) выращивание проростков на растворах солей; 2) приготовление срезов и их микроскопирование.

1. Зерновки кукурузы, предварительно обработанные в течение 10–20 минут слабым раствором формалина или перманганата калия, раскладывают по семь штук в чашки Петри на фильтровальную бумагу и наливают в каждую чашку по 15 мл дистиллированной воды (контроль), раствора Pb(NO₃)₂ в концентрации 10^-3 М, раствора Cd(NO₃)₂ в концентрации 10^-4 M. Чашки выдерживают в термостате при температуре 26 °С. Спустя семь дней проводят измерения длины главного корня, колеоптиля и зоны боковых корней. Для каждого варианта рассчитывают средние величины и определяют их процентное содержание по отношению к контролю (табл. 3).

Таблица 3

Влияние тяжелых металлов на проростки кукурузы

Вариант опыта	Длина главного корня	Длина колеоптиля	Длина зоны боковых корней
см	%	см	%	см	%
Контроль
Pb(NO3)2 (10-3 М)
Cd(NO3)2 (10-4 M)

2. Для определения локализации кадмия и свинца в растениях готовят серии поперечных срезов корня на разных расстояниях от апекса, а также срезы колеоптиля, мезокотиля и первых листьев на разных расстояниях от оснований.

Серии срезов помещают на предметное стекло, на него переносят 3–4 капли дитизона, накрывают покровным стеклом и через несколько минут рассматривают под микроскопом при разных увеличениях.

Задание: Заполнить табл. 3 и сделать вывод о влиянии тяжелых металлов на рост проростков. Сделать рисунки поперечных срезов корня и отметить локализацию в их тканях кадмия и свинца; сделать вывод о локализации кадмия и свинца в тканях корня и возможности продвижения тяжелых металлов по тканям; выяснить, существует ли барьер для передвижения тяжелых металлов по тканям корня.

Усугубляющих загрязнение

Материалы и оборудование: 1) тетрадь; 2) ручка; 3) эклиметр; 4) анемометр; 5) термометр; 6) психрометр.

Ход работы

Студенты разделяются на группы по 3–4 человека (один считает, другой записывает, остальные дают общую оценку обстановки). Каждая группа размещается на определенном участке улицы с односторонним движением, если движение двустороннее – каждая группа на своей стороне. Интенсивность движения определяется методом подсчета автомобилей разных типов 3 раза по 20 минут. Из ряда замеров вычисляют среднее. Запись ведется согласно табл. 5.

Таблица 5

Оценка загруженности улиц автотранспортом

Время	Тип автомобиля	Число единиц
	Легкий грузовой
	Средний грузовой
	Тяжелый грузовой (дизельный)
	Автобус
	Легковой

Производится оценка улицы.

1. Тип улицы: городские улицы с односторонней застройкой (набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи), жилые улицы с двусторонней застройкой, дороги в выемке, магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой с двух сторон, транспортные тоннели и др.

2. Уклон. Определяется глазомером или эклиметром.

3. Скорость ветра. Определяется анемометром.

4. Относительная влажность воздуха. Определяется психрометром.

5. Наличие защитной полосы из деревьев и др.

Собранные материалы записывают в рабочую тетрадь. Производят оценку транспорта по отдельным улицам. Итогом работы является суммарная оценка загруженности улиц автотранспортом согласно ГОСТ 17.2.2.03 – 77: низкая интенсивность движения – 2,7–3, 6 тыс. автомобилей в сутки, средняя – 8–17 тыс. и высокая – 18–27 тыс.

Производится сравнение суммарной загруженности различных улиц города в зависимости от типа автомобилей, дается объяснение различий.

РАСЧЕТНЫЕ РАБОТЫ

2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ СООТВЕТСТВИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА (ПРОИЗВОДСТВА)

ЭКОЛОГИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ

Работа рассматривает одну из актуальнейших тем инженерной экологии по определению степени безотходности технологических процессов (производств) и их соответствия экологическим требованиям; нацеливает студентов на разработку экологической грамотной стратегии природоохранной деятельности на предприятии.

Цель работы: определить соответствие производства и технологических процессов требованиям, предъявляемым к малоотходным или безотходным технологиям, для разработки стратегии природоохранной деятельности на предприятиях.

Основные понятия

Безотходная технологическая система – это такой технологический процесс или технологическое производство, которое характеризуется полным использованием вовлекаемых в переработку материальных и энергетических ресурсов и отсутствием вредных выбросов в окружающую среду.

Безотходное производство – совокупность организационно-технологических мероприятий, технологических процессов, оборудования, материалов, обеспечивающих комплексное использование сырья и позволяющих предотвратить отрицательное воздействие на окружающую среду.

Малоотходная технология – технология (производство или совокупность), в результате практической деятельности которой вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, установленного санитарно-гигиеническими нормами, но по технологическим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества в воде (мг/л) – концентрация загрязняющего вещества в воде, выше которой вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования.

Предельно допустимый сброс (ПДС) вещества в водный объект – масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Предельно допустимая концентрация (ПДК м/р) примеси в атмосфере (мг/м³) – максимальная концентрация примеси в атмосфере, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) загрязняющего вещества в атмосферу – научно-технический норматив, устанавливаемый из условия, что содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупности не превышало нормативов качества воздуха для населения, животного и растительного мира.

Предельно допустимое количество (ПДК) загрязняющего почву химического вещества – максимально массовая доля загрязняющего почву химического вещества, не вызывающая прямого или косвенного влияния, включая отдаленные последствия, на окружающую среду и здоровье человека.

Предельно допустимый уровень внесения (ПДУВ) загрязняющего вещества в почву – масса вещества, максимально допустимая для внесения в почву, при которой не наблюдается нарушений самоочищающей способности почвы, а при миграции в сопредельные среды – превышения в них соответствующих ПДК.

Лимитирующий признак вредности (ЛПВ) вещества в воде – признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде.

Экологические требования – комплекс требований к качеству воздуха, воды, топлива, сырья, промышленной продукции, к технологии производства, технологическим выбросам и методам их очистки и отвода.

Загрязнение промышленное – загрязнение, вызываемое отдельно взятым предприятием или их совокупностью.

Загрязнитель – 1) объект, служащий источником загрязнения среды (предприятие и т.д.); 2) загрязняющее вещество – любой (природный и антропогенный) физический или информационный агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), попадающий в окружающую среду или возникающий в ней в количествах, выходящих за рамки обычного содержания предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Исходная информация для решения задач находится в приложении 1.

Методика расчета

1. Для определения соответствия производств и технологических процессов требованиям, предъявляемым к малоотходным или безотходным технологиям, введено понятие «коэффициент безотходности».

2. Коэффициент безотходности представляет собой обобщающий числовой показатель, характеризующий технологический процесс или производство с точки зрения его соответствия требованиям рационального природопользования.

3. Коэффициент безотходности (К) формируется из составляющих, каждая из которых характеризует полноту использования в производстве или технологическом процессе материальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность этого производства (процесса), его отрицательного воздействия на окружающую среду:

К = j (К_М; К_Э; К_ЭА), (4)

где К_М – коэффициент полноты использования материальных ресурсов; К_Э – коэффициент полноты использования энергетических ресурсов; К_ЭА – коэффициент экологической адекватности.

4.Значение величины К варьируется в интервале от 0 до 1. Значению К = 0 соответствует случай минимального полезного использования сырья и максимального отрицательного воздействия процесса или производства на окружающую среду. Значение К = 1 отвечает случаю полного использования ресурсов и отсутствия отрицательного воздействия на окружающую среду.

5. Рассмотрим подробнее один из составляющих коэффициента безотходности – коэффициент экологической адекватности.

6.Коэффициент экологической адекватности – агрегированный показатель, являющийся функцией валовых выбросов (сбросов) загрязняющих веществ, а также предельно допустимых выбросов (сбросов) загрязняющих веществ.

6.1. Агрегирование, проводимое с целью определения коэффициента К_ЭА, производится в два этапа. На первом этапе определяются коэффициенты соответствия производства или технологического процесса экологическим требованиям по отношению к воде (гидросфере), воздуху (атмосфере) и почве (литосфере) соответственно h_г, h_а, h_л.

6.2. Агрегирование коэффициентов h_г, h_а, h_лв коэффициент К_ЭА проводится по формуле:

, (5)

причемh_iудовлетворяет условиям .

6.3. При определении коэффициента экологической адекватности учитываются только загрязнения атмосферы и водных объектов (гидросферы), т.е. h_л = 1. Такой подход обусловлен тем, что проблема загрязнения литосферы не разработана в необходимой степени.

6.4. Для расчета h_г – коэффициента соответствия производства или технологического процесса экологическим требованиям по отношению к водным объектам (гидросфере) – принята следующая формула:

, (6)

где n – число загрязняющих веществ, содержащихся в потоке жидкости, отводимой в водные объекты (гидросферу); B_i– фактический сброс i-го загрязняющего вещества в водные объекты (гидросферу) в годовом исчислении, т/г; ПДС_i – предельно допустимый валовой сброс i-го загрязняющего вещества в водные объекты (гидросферу) в годовом исчислении, т/г; ПДК_i– предельно допустимая концентрация i-го загрязняющего вещества в водных объектах (гидросфере); мг/л.

Если для некоторых i выполняется условие B_i£ПДС_i то соответствующий член в сумме, входящей в числитель, не учитывается. Коэффициент h_г с ростом B_i уменьшается от 1 (при B_i£ПДС_i, i = 1, 2 ,…, n).

6.5. Если данные о величинах ПДС_i отсутствуют, то h_г рассчитывается по формуле:

, (7)

где С_i – концентрация i-го загрязняющего вещества, мг/л.

6.6. При сбросе в водоем нескольких загрязняющих веществ с одинаковым лимитирующим признаком вредности (ЛПВ) должно соблюдаться условие:

, (8)

где i = k, …, l – индексы веществ, относящихся к одному ЛПВ. Коэффициент h_г в этом случае рассчитывается по формуле:

, (9)

гдеj =1, 2, …, 6 – номера групп веществ с одинаковым ЛПВ. Если для некоторой группы веществ, относящихся к одному ЛПВ, условие (8) выполняется, соответствующая сумма в числителе (9) не учитывается.

6.7. Для расчета коэффициента соответствия производства или технологического процесса экологическим требованиям по отношению к атмосфере h_а принята следующая формула:

, (10)

где ПДВ_i – предельно допустимый валовой сброс i-го загрязняющего вещества в атмосферу в годовом исчислении, т/г; m – число загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу; B_i – фактический сброс i-го загрязняющего вещества в атмосферу в годовом исчислении, т/г; – среднесуточная предельно допустимая концентрация i-го загрязняющего вещества в атмосфере, мг/м³.

Если для некоторых i выполняется условие , то соответствующий член в сумме, входящий в числитель, не учитывается.

6.8. В тех случаях, когда данные о величинах ПДВ отсутствуют, h_а рассчитывается по формуле:

, (11)

где С_i – концентрация i-го загрязняющеговещества, мг/м³.

6.9. При поступлении в атмосферу токсичных веществ, обладающих суммацией действия, расчет h_а должен производиться с учетом требования:

, (12)

где i = p, …, q– индексы веществ, относящихся к одной группе суммации действия.

Коэффициент h_а в этом случае рассчитывается по формуле:

, (13)

где N – количество групп веществ, обладающих суммацией действия; p_j, q_j – начальный и конечный индексы веществ, относящихся к j-й группе по суммации действия.

Если для некоторых групп веществ с суммацией действия выполняется условие (12), то соответствующая сумма в числителе (13) не учитывается.

7. Определение степени безотходности. При значении К_ЭА = 0,8 производство (процесс) классифицируется как рядовое. При значении К_ЭА от 0,8 до 0,9 – малоотходное, при значении К_ЭА = 0,9 – безотходное.

Задания

1. Рассчитать коэффициент соответствия техпроцесса экологическим требованиям по отношению к воде (h_г).

2. Рассчитать коэффициент соответствия техпроцесса экологическим требованиям по отношению к атмосфере (h_а).

3. Рассчитать коэффициент экологической адекватности техпроцесса (К_ЭА) как среднеарифметическое от h_г и h_а.

4. Ранжировать данный техпроцесс по степени безотходности.

2.2. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОИЗВОДСТВА (ПРЕДПРИЯТИЯ)

НА АТМОСФЕРУ

Работа посвящена рассмотрению ведущей проблемы прикладной экологии – оптимизации воздействия промышленного производства на природные среды (в частности, на воздушный бассейн). Она позволяет на основе выявления уровня загрязнения, создаваемого источниками выбросов, выработать тактику атмосфероохранной деятельности на предприятиях с учетом способности атмосферы к самоочищению и применения инженерных средств защиты воздушного бассейна.

Цели работы:

1) разработка поведения примеси в атмосфере; установление зависимости уровня концентрации, создаваемой выбросами предприятий, от местоположения источника выбросов, особенностей газовоздушной смеси, выходящей из источника, орографических и метеорологических параметров окружающей среды, режима работы предприятия;

2) определение расстояния, на котором концентрация достигнет максимума;

3) разработка комплекса атмосфероохраннных мероприятий по снижению уровня концентрации, проведение контрольных расчетов, подтверждающих достаточность мероприятия.

Основные понятия

Зона повышенной концентрации (ЗПК) – территория с уровнем концентрации больше одного ПДК.

Атмосфероохранные мероприятия – комплекс организационно-технических решений, направленный на снижение уровня воздействия на воздушный бассейн.

Приземная концентрация – концентрация вещества в приземном слое воздуха (от поверхности земли до высоты 2,5 м).

Методика расчета

1. Определение максимального значения приземной концентрации загрязняющего вещества С_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси проводится в зависимости от расположения источников относительно друг друга.

1.1. Если источники находятся на расстоянии более 10 м друг от друга, то значение С_м определяется по формуле:

, (14)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, безразмерный; для территории от 50^o с. ш. до 52^o с. ш. равен 180; M_i – масса i-го вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, безразмерный; равен: а) для газообразных вредных веществ 1; б) для прочих веществ – в зависимости от КПД очистки: при КПД > 90% 2; 75–90 % 2,5; в) менее 75% и при отсутствии очистки – 3; Н – высота источника над уровнем земли, м; V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с; DT – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной согласно СНиП 2.01.01. – 82 средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года (20,6°); h – коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, безразмерный; в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, равен 1; m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются в зависимости от параметров ƒ, ν_м:

, (15)

где w₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; D – диаметр устья источника выброса, м;

(16)

Коэффициент m определяется в зависимости от ƒ по формуле:

при ƒ<100 , (17)

при . (18)

Коэффициент n определяется в зависимости от ν_м по формуле:

при n = 1, (19)

при , (20)

при . (21)

1.2. Для близко расположенных источников выбросов (менее 10 м) определяем суммарную концентрацию по формуле:

, (22)

где M – суммарная мощность выброса всеми источниками в атмосферу, г/с; V – суммарный расход газовоздушной смеси от всех источников выброса, м/с; N – количество источников выброса.

2. Определение расстояния Х_м (м) от источника выброса, на котором приземная концентрация С_м (мг/м³) достигнет максимального значения:

, (23)

где d – безразмерный коэффициент, определяется в зависимости от ƒ, , , ƒ_е:

, (24)

, (25)

При f < 100

, (26)

, (27)

, (28)

при f > 100

, (29)

, (30)

. (31)

3. Разработка комплекса атмосфероохраннных мероприятий (установка пылегазоочистного оборудования, изменение режимов работы технологического оборудования, увеличение высоты источника выборов), направленных на снижение уровня концентрации до значений ПДК.

Атмосфероохранные мероприятия разрабатываются только для веществ, создающих концентрацию выше ПДК.

Выбор мероприятия зависит от уровня загрязнения, создаваемого источником выброса, и расстояния, на котором фиксируется максимальная концентрация. При уровне загрязнения от 1 до 1,5 ПДК и расстоянии до 400 м достаточно провести увеличение высоты источника выброса, способствующее лучшему рассеиванию примеси в атмосфере. При уровне загрязнения выше 1,5 ПДК и расстоянии более 400 м необходимо оборудовать источник выброса пылегазоочистными установками. При выборе пылегазоочистного оборудования необходимо учитывать степень очистки, а также исключить возможность образования нерастворимых соединений веществ, приводящих к закупорке выходных отверстий и выводу установки из действия.

Приведем эффектность ряда основных пылегазоулавливающих аппаратов:

пылеосадительная камера – 80 %;

фильтры – 99 %;

циклоны – 95 %;

скрубберы с мокрой очисткой – 99,5 %.

В случае недостаточности установки одного аппарата возможна установка несколько последовательно стоящих аппаратов, например, фильтр – циклон; фильтр – скруббер; циклон – пылеосадительная камера; фильтр – циклон – пылеосадительная камера; батарейные циклоны. Эффективность таких установок (%) определяется по формуле:

К = 1 – (1 – К₁) (1 – К₂) … (1 – К_n), (32)

где К₁, К₂, …, К_n – эффективность первого, второго и последующих аппаратов.

В качестве атмосфероохранного мероприятия может быть использовано изменение режима работы технологического оборудования, например, не совместное, а последовательное выполнение ряда операций. Использование данного мероприятия не связано с затратами, но требует знаний техпроцесса. Не подходит для непрерывного техпроцесса (например, химическое производство).

4. Определение достаточности атмосфероохранных мероприятий. После выбора атмосфероохранного мероприятия провести повторный расчет C_mi. Если после проведения мероприятия приземная концентрация C_mi будет равна или меньше ПДК_{мр i} , то мероприятие считается достаточным. В другом случае подбирается более эффективное мероприятие и проводится повторно определение достаточности.

Задания

1. Построить график расположения источников в соответствии с координатами. Выявить близко и далеко расположенные источники.

2. Провести расчеты приземной концентрации по каждому веществу, выделяемому из каждого источника.

3. Определить значение Х_M.

4. Построить график расположения источников и от каждого источника по каждому веществу провести окружности с радиусом, равным Х_M, для конкретного вещества.

5. Выделить зоны пересечения и описать в них экологическую ситуацию.

6. Выбрать атмосфероохранное мероприятие и обосновать его достаточность.

7. Рассчитать массу выбросов веществ до и после проведения мероприятия.

2.3. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА, ПРИЧИНЯЕМОГО

ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Современное состояние окружающей среды свидетельствует о том, что экологические проблемы обусловлены двумя основными факторами: расточительным использованием природных ресурсов, которое снижает продуктивность биосферы, и загрязнением, которое угрожает всему живому, в первую очередь, благополучию человека и его здоровью.

В рамках настоящего пособия из общего числа объектов окружающей среды, подверженных антропогенному загрязнению, рассматриваются атмосферный воздух и водные объекты – поверхностные воды (водоемы).

Основными загрязняющими веществами атмосферного воздуха являются окислы серы, азота, углерода, летучие органические вещества, взве­шенные частицы, связанные тяжелые металлы и органические соединения.

Цель работы: оценить в стоимостной форме величину ущерба, причиняемого за­грязнением атмосферного воздуха и водоемов выбросами (сбросами) промпредприятий.

Основные понятия

Загрязнение – привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний) концентрации перечисленных агентов в среде, нередко приводящие к нега­тивным последствиям.

Экономический ущерб – фактические или возможные потери, урон или отрицательные изменения природы, которые обусловлены загрязнением окружающей среды и могут быть выражены в стоимостной форме.

Предотвращенный ущерб – разность между возможным и практиче­ским ущербом в определенный момент или между двумя возможными ущербами.

Методика расчета

1. Экономический ущерб от загрязнения является комплексной величиной и определяется как сумма ущербов, наносимых действием промпредприятий на природные среды: атмосферу, гидросферу (водные объекты), литосферу:

У = У_а + У_г + У_л. (33)

2. Экономическая оценка ущерба, причиняемого годовыми выбросами загрязнений в атмосферный воздух, определяется для каждого источника выброса по формуле:

, (34)

где g – множитель, численное значение которого равно 144 (руб/усл. т.); s – показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха, значение которого определяется по табл. 13 или (35) (безразмерная); – величина, значение которой определяется по формуле (36) (безразмерная); M – приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, величина которой определяется в соответствии с (38) (усл. т./год); I – индекс инфляции, равен 100.

Если зона активного загрязнения (ЗАЗ) неоднородна и состоит из территорий разных типов, то расчет s ведется по следующей формуле:

s = m_жз×s_жз + m_тп×s_тп + … m_п×s_п. (35)

где m – доля определенного типа загрязняемой территории в общей площади загрязнения; s_жз, s_{тп, …,} s_п – значение s для конкретного типа загрязняемой территории.

Таблица 13

Значение показателя о