Удельные выбросы загрязняющих веществ в процессе пайки
Контрольные работы для групп 3123, 3028-3029, 3121, 3124
По «Экологии», преп. к.г.н. Патракова Г.Р.
Экология - это наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. При изучении курса студенты осваивают основные понятия, законы, принципы и правила экологии, принципы обеспечения экологической безопасности, правовые основы экологического функционирования государства, концепцию устойчивого развития; в рамках самостоятельной работы выполняют контрольную работу; сдают зачет по курсу в объеме программы. В настоящих методических указаниях изложены условия к десяти задачам с расчетами загрязнений окружающей среды при различных технологических операций.
В конце указаний помещены десять приложений и библиографический список.
При выполнении контрольной работы студент должен дать ответы на четыре вопроса и решить все задачи. Номер варианта для ответа на вопросы и вариант для решения задач устанавливаются по первой букве фамилии студента (см.табл. исходных данных стр.12).
При выполнении контрольной работы ответы на вопросы следует излагать в реферативной форме с приведением поясняющих чертежей, рисунков, схем и эскизов. При ответе на вопросы и решении задач необходимо делать ссылки на нормативные документы и литературные источники или прогрессивные образцы и технологические работы.
В конце решения каждой задачи нужно сделать выводы по наиболее опасным загрязнениям (количество выбросов в совокупности с классом опасности веществ). В конце работы указывается использованная литература, ставятся подпись и дата.
Вопросы
1. Экология как наука.
2. Популяция. Статистические и динамически характеристики популяции.
3. Предмет и значение экологии.
4. Место экологии в современном мире и ее значение в развитии мировой цивилизации.
5. Структура современных экологических знаний.
6. Социальная экология экосистем. Биогеоценоз.
7. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере.
8. Исторические этапы развития экологии.
9. Социальные аспекты экологии.
10. Основные понятия, законы, принципы и правила экологии.
11. Экологический фактор. Термины, определения, классификация.
12. Классификация экологически опасных факторов.
13. Регуляция численности популяции.
14. Взаимоотношения между организмами (симбиоз, хищничество, конкуренция и др.).
15. Учение об экологических системах. Их классификация и строение (биогеоценоз).
16. Трофические связи в сообществах. Трофические цепи и сети питания.
17. Комплексные экологически опасные факторы (кислотные осадки, нарушение озонового слоя, парниковый эффект).
18. Видовая структура биоценоза. Доминанты, эдификаторы. Роль единичных видов в сообществах.
19. Законы: минимума (Ю.Либиха); эволюционно-экологической необратимости.
20. Круговорот веществ в природе. Биогеохимические циклы наиболее жизненно важных биогенных веществ.
21.Типы экологического сознания: антропоцентризм и экоцентризм.
22. Правила: взаимоприспособленности (К.Мебиуса-Г.Ф.Морозова); внутренней непротиворечивости; интегрального ресурса.
23. Принципы обеспечения экологической безопасности.
24. Концепция устойчивого развития.
25. Экологическая проблема в ряду глобальных проблем.
26. Глобальное воздействие общества на природную среду.
27. Процесс глобального потепления. Парниковый эффект.
28. Причины я последствия истощения озонового слоя, расширения «озоновых дыр». Кислотные дожди.
29. Антропогенный фактор в природе. Технобиосфера. Урбоэкология.
30. Деградация флоры и фауны.
31. Энергия экосистемы.
32. Динамика экосистемы. Цикличность. Экологическая сукцессия (первичная и вторичная). Стабильные и нестабильные экосистемы.
33. Экологические аспекты системы «Человек-общество-природа».
34. Экологическая система «Человек - производственный объект -окружающая среда».
35. Понятия о допускаемых воздействиях на окружающую среду. ПДВ, ПДК, ПДУ. Нормирование ПДВ, ПДК, ПДУ.
36. Экологическая паспортизация. Экологический мониторинг.
37. Экологический контроль. Понятие, формы, система экологического контроля. Государственный экологический контроль.
38. Экологическая экспертиза. Понятие и принципы экологической экспертизы. Порядок назначения и проведения.
39. Экологическое право -одна из отраслей права РФ.
40. Правовые основы экологического функционирования государства.
41. Понятие экологического преступления.
42. Две формы вреда: экономическая и экологическая. Правовые нормы возмещения вреда окружающей природной среде.
43. Экологическая ответственность.
44. Экологический кризис. Понятие, формы, причины, формы проявления.
45. Квалификация экологических систем. Природные объекты, природные ресурсы, природные комплексы.
46. Современная экологическая ситуация в стране. Краткая характеристика.
47. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
48. Формы взаимодействия общества и природы на современном этапе.
49. Природные экосистемы земли как хорологические единицы биосферы.
50. Структура современной экологии.
51. Виды ответственности за экологические правонарушения.
52. Влияние загрязнений на экосистемы и здоровье людей.
53. Загрязнение атмосферного воздуха. Защита атмосферы.
54. Экологические требования к производственным процессам и производственному оборудованию.
55. Загрязнение гидросферы. Защита гидросферы.
56. Принципы рационального природопользования и охраны природы.
57. Нормирование качества окружающей среды.
58. Система стандартов в области охраны природы.
59. Учение о биосфере и ее эволюции.
60. Экологическая ниша организма.
61. Антропогенное воздействие. Загрязнение и его виды.
62. Экономика природопользования и ее основные задачи.
63. Кадастры природных ресурсов. Красная книга.
64. Особо охраняемые природные территории (ООПТ).
Задача №1
Определить валовый выброс загрязнителей с k тепловозов заданного типа, работающих на территории депо в среднем t часов в сутки, n дней в году, из них а% времени - при 25% режиме работы двигателя, b - при 50% режиме работы двигателя и с% - на холостом ходу.
| Исходные Данные | Варианты | |||||||||
| Тип Тепловозов | 2ТЭ10В | ТЭМ2 | 2ТЭ10Л | 2ТЭ116 | ЧМЭ3 | 2ТЭ10В | 2М62 | ТЭМ2 | ЧМЭ3 | 2ТЭ10Л |
| Кол-во тепловозов, k | ||||||||||
| Кол-во дней в году, n | ||||||||||
| а, %времени | ||||||||||
| b, % времени | ||||||||||
| с,% времени | ||||||||||
| Время работы тепловозов в сутки, t, ч |
Методические указания
1. Валовый выброс загрязнений с работающих тепловозов Мi, кг/год, рассчитывается отдельно для каждого режима по формуле:
Mi = gi ∙ tр ∙ k ∙ n
где gi - удельный выброс загрязнителей, кг/час, (по приложению 1);
n - количество дней работы двигателя в году;
k - количество тепловозов;
tp - время работы двигателя в день в соответствующем режиме, ч,
2. Определить суммарный валовый выброс на всех режимах отдельно по каждому загрязнителю.
3. Сделать выводы.
Задача №2
На железнодорожном предприятии медницкие работы проводятся "а" часов в день, n дней в году. Работы ведутся на k постах. Определить валовые выбросы олова и свинца отдельно.
| Исходные данные | Варианты | |||||||||
| Время пайки в день, а, час | ||||||||||
| Кол-во рабочих дней в году, n | ||||||||||
| Кол-во постов, k |
Методические указания
При поведении медницких работ (пайки) используют мягкие припои, плавящиеся при температуре 180 - 230 ºС. Эти припои содержат свинец и олово, поэтому при пайке в воздух выделяются их аэрозоли.
1. Расчет валовых выбросов Мi (кг/год) проводится по олову и свинцу отдельно для 3-х марок припоя по формуле:
Mi = gi ∙ a ∙ n ∙ k ∙ 3600 ∙ 10ˉ3 ,
где gi - удельное выделение свинца и олова, г/с (приложение 2).
2. Сделать выводы.
Задача №3
В автотормозном отделении локомотивного депо производится мойка деталей автотормоза в моечной машине, площадь ванны F, м2; t часов в день; n дней в году. Определить максимально разовый и валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу.
| Исходные данные | Варианты | |||||||||
| Площадь зеркала ванны F, м2 | 3,5 | 4,5 | 2,8 | 3,2 | 4,4 | 2,4 | 3,9 | |||
| Время мойки в день t, ч | ||||||||||
| Число дней работы ванны в году, n |
Методические указания
При обмывке узлов и деталей подвижного состава с обмывочных ванн в воздух в зависимости от типа моечного раствора могут выделяться: аэрозоль карбоната натрия, гидроокись натрия, пары керосина.
1. Определить валовый выброс загрязняющих веществ Мi (кг/год), при обмывке узлов и деталей подвижного состава тремя моющим растворами по формуле:
Mi =gi ∙ F ∙ t ∙ n ∙ 3600 ∙ 10ˉ3 ,
где gi - удельный выброс i-гo загрязнителя, г/см (приложение 3).
2. Максимально разовый выброс загрязнителей Gi (г/с) определяется по зависимости:
Gi = gi ∙F.
3. Сделать выводы.
Задача № 4
На предприятии имеется легковой автомобиль, пробег которого в день при выезде и возврате на территорию предприятия составляет соответственно L1 и L2 км. Автомобиль работает все периоды года, время прогрева двигателя tпр мин. Время работы двигателя на холостом ходу при выезде и возврате соответственно txх1, txx2, мин. Коэффициент выпуска αв. Автомобиль в нерабочее время хранится в гараже. Определить валовый выброс загрязнителей с единицы автотранспорта.
| Исходные Данные | Варианты | |||||||||
| Пробег при выезде, L1, км | ||||||||||
| Пробег при возврате L2, км | ||||||||||
| Время прогрева двигателя. tпр, мин | ||||||||||
| Коэффициент выпуска, αв | 0,95 | 0,96 | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,94 | 0,95 |
| Время работы двигателя на холостом ходу при: выезде, txx1, мин., возврате txx2, мин | ||||||||||
| Кол-во раб. дней в периоде года: холодном теплом переходном |
Примечание. Недостающие данные принять самостоятельно.
Методические указания
1. В расчете рассматриваются загрязняющие вещества: оксид углерода (СО), углеводороды (СН), оксиды азота (в пересчете на диоксид азота N02). Выброс i-го вещества (г) одним автомобилем в день при выезде с территории железнодорожного предприятия М'i и возврате M"i рассчитывается по формуле:
M'i = mnp i tnр + m1i L1 + mxxi txx1,
M"i = m1i L2 + mxxi txx2,
где mnp i - удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля г/мин; m1i - пробеговый выброс i-го вещества при движении по территории автомобиля с относительно постоянной скоростью, г/км; mxxi - удельный выброс i-го компонента при работе двигателя на холостом ходу, г/мин; tnр - время прогрева двигателя, мин; L1, L2 - пробег по территории предприятия одного автомобиля в день при выезде (возврате), км; txx1, txx2 - время работы двигателя на холостом ходу при выезде (возврате) на территорию предприятия, мин.
Массовый выброс продуктов неполного сгорания при прогреве двигателя в данном случае величина непостоянная, по мере прогрева двигателя выбросы СО, СH уменьшаются, поэтому mnpi должен отражать интегральную оценку выброса за время tnp. Выбросы NO2 на этом режиме незначительны.
Скорость движения автомобиля по территории предприятия составляет 10-20 км/ч, нагрузка практически отсутствует, поэтому основную часть выброса также составляют продукты неполного сгорания (СО, СH).
Значения mnpi , m1i, mххi для автомобиля представлены в приложении 4.
Периоды года (холодный, теплый, переходный) условно определяются по величине среднемесячной температуры. Месяцы, в которых среднемесячная температура нижe −5°С, относятся к холодному периоду, месяцы со среднемесячной температурой выше +5°С - к теплому периоду и с температурой от −5°С до +5°C - к переходному. Для предприятий, находящихся в разных климатических зонах, продолжительность условных периодов будет разной. Влияние периода года учитывается только для выезжающих автомобилей.
2. Валовый выброс i-го вещества автомобилем рассчитывается раздельно для каждого периода года по формуле:
,
где Др - количество рабочих дней в расчетном периоде (холодном, теплом, переходном); j - период года.
3. Определить валовый выброс i - го вещества автомобилем за год.
4. Сделать выводы.
Задача № 5
Определить экономический эффект от внедрения мероприятий по защите воздушного бассейна в народном хозяйстве.
| Исходные данные | Варианты | ||||||||||||||||||
| Объем ЗВ: до внедрения мероприятий Qд, тыс.т., после внедр. Qп, тыс.т | |||||||||||||||||||
| Ущерб пред-я, тыс.руб: до внедрения, Уд, после внед-я Уп | |||||||||||||||||||
| Эксплуатацион- ные затраты С, тыс.руб. | |||||||||||||||||||
| Капитальные вложения К, тыс.руб. | |||||||||||||||||||
| Корректировочные коэффициенты (пояснения см. в задаче №10). | |||||||||||||||||||
| Кн | 1,5 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 1,7 | 2,1 | 1,5 | 1,9 | 2,0 | |||||||||
| Кл | 1,1 | 1,2 | 1,35 | 1,45 | 1,1 | 1,2 | 1,35 | 1,45 | 1,1 | 1,2 | |||||||||
| Кф | 1,05 | 1,1 | 1,15 | 1,25 | 1,05 | 1,1 | 1,15 | 1,25 | 1,05 | 1,1 | |||||||||
| Кз | 1,3 | 1,35 | 1,3 | 1,53 | 1,3 | 1,35 | 1,3 | ||||||||||||
Примечание. Недостающие данные для расчета принять самостоятельно.
Методические указания
1. Определить предотвращенный ущерб У' (т.е. чистый доход, который имеет народное хозяйство в результате внедрения природоохранных мероприятий):
У' = Уд − Уп тыс.руб.,
2. Рассчитать средозащитный эффект Эс предприятия от внедрения
природоохранного мероприятия:
Эс = У' − (С + Ен ∙ К) тыс.руб.,
где Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложении средозащитного назначения. Ен принять равным 0,12.
3. Определить народнохозяйственный ущерб до внедрения мероприятий:
У'д = Уд (Кн + Кл + Кф + Кз) тыс.руб.,
4. Определить народнохозяйственный ущерб от оставшегося объема вредных выбросов после внедрения мероприятий:
У'п = Уп (Кн + Кл + Кф + Кз) тыс.руб.,
5. Определить предотвращенный народнохозяйственный эффект:
У'нх = У'д − У'п тыс.руб.,
6.Рассчитать экономический эффект, полученный народным хозяйством в целом от внедрения природоохранных мероприятий:
Энх = У'нх − З,
где З - приведенные затраты в мероприятиях:
З = С + Ен ∙ К,
7. Произвести расчет эффективности капитальных вложений в природоохранные мероприятия:
Еос = Энх / К,
8. Определить экологическую эффективность мероприятий на 1 руб.
затраченных средств в очистное устройство:
Eэкол = ∆Q3 / (C + Eн ∙ K),
где ∆Qз - снижение объема загрязняющих выбросов:
∆Qз = Qд − Qп тыс.руб.
9. Сделать выводы.
Приложения
Приложение 1
Удельные выбросы загрязняющих веществ дизельных двигателей тепловозов основных серий, кг/час (на 1 секцию)
| Тип тепловоза | Наименование загрязняющих веществ | Режим работы двигателя | ||||
| Холостой ход | 25% | 50% | 75% | Максимальная мощность | ||
| 2ТЭ10л, в | Окись углерода | 0,26 | 5,47 | 5,65 | 34,4 | 73,11 |
| Окись азота | 0,29 | 14,37 | 27,32 | 40,1 | 67,88 | |
| Окись серы | 0,081 | 1,62 | 3,01 | 3,15 | 3,15 | |
| Сажа | 0,83 | 2,39 | 4,54 | 3,41 | 3,22 | |
| 2ТЭ116 | Окись углерода | 0,36 | 1 ,94 | 3,45 | 19,73 | 41,83 |
| Окись азота | 0,298 | 8,82 | 22,42 | 37,8 | 59,67 | |
| Окись ceры | 0,16 | 1,15 | 5,48 | 6,01 | 6,57 | |
| Сажа | 0,3 | 1,23 | 3,38 | 3,23 | 2,98 | |
| 2М62 | Окись углерода | 0,23 | 2,57 | 5,85 | 17,23 | 34,00 |
| Окись азота | 1,41 | 16,2 | 24,98 | 40,5 | 68,63 | |
| Окись серы | 0,31 | 1,22 | 1,87 | 2,96 | 4,13 | |
| Сажа | 0,01 | 0,14 | 0,23 | 0,64 | 0,90 | |
| ТЭМ2 | Окись углерода | 0,163 | 1,89 | 2,23 | 7,75 | 15,19 |
| Окись азота | 0, 11 | 4,67 | 15,53 | 27,10 | 41,63 | |
| Окись серы | 0, 18 | 0,99 | 2,26 | 2,14 | 1,87 | |
| Сажа | 0,003 | 0,09 | 0,28 | 0,33 | 0,38 | |
| ЧМЭЗ | Окись углерода | 0,60 | 0,53 | 2,06 | 4,30 | 6,37 |
| Окись азота | 3,90 | 3,80 | 10,60 | 12,40 | 11,70 | |
| Окись серы | 0,27 | 1,18 | 2,76 | 3,11 | 3,17 | |
| Сажа | 0,004 | 0,095 | 0,31 | 0,31 | 0,36 |
Приложение 2
Удельные выбросы загрязняющих веществ в процессе пайки
(г/с на 1 пост)
| Наименование технологической операции | Марка припоя | Удельный выброс, г/с | |
| Свинец | Олово | ||
| Пайка изделий паяльниками ручного типа | ПОС-30 | 0,0000075 | 0,0000033 |
| ПОС-40 | 0,000005 | 0,0000033 | |
| ПОС-60 | 0,000004 | 0,000003 1 |
Приложение 3