3281

здоровых людей. Оксиды азота могут отрицательно влиять на здоровье сами по себе и в комбинации с другими загрязняющими веществами.

3)Оксиды углерода (СО ˗ угарный газ, СО2 ˗ углекислый газ). Образуются при сжигании любого органического сырья без поступления кислорода или воздуха. Накопление оксидов углерода в атмосфере приводит

ксозданию парникового эффекта на планете, который ведет к значительным климатическим изменениям. Ядовитый газ человек вдыхает вместе с воздухом. Маленькие дозы газа отравления не вызывают. Отрицательное влияние оксида углерода на человека проявляется сначала легкими головными болями, одышкой, аритмией. Затем – сильными, пульсирующими болями в висках, приливами жара и гиперемией, приступами тошноты, слабостью в руках, рвотой, обмороками, потерей плода беременными, нарушением координации движения. При сильном отравлении – галлюцинациями, нарушением мышления и речи, общей слабостью, конвульсиями, слабым пульсом, комой, угнетением дыхания, летальным исходом.

4)Метан (СН4). Увеличение содержания метана в атмосфере способствует усилению парникового эффекта, так как метан интенсивно поглощает тепловое излучение Земли в инфракрасной области спектра на длине волны 7,66 мкм. Метан занимает второе место после углекислого газа по эффективности поглощения теплового излучения Земли. Вклад метана в создание парникового эффекта составляет примерно 30% от величины, принятой для углекислого газа. С ростом содержания метана изменяются химические процессы в атмосфере, что может привести к ухудшению экологической ситуации на Земле.

5)Сероводород (Н2S) ˗ газ с неприятным характерным запахом. В промышленности этот газ является побочным продуктом переработки угля и нефти, процесса очистки сточных вод, производства красок, целлофана, сахара, вискозы и др. Этот газ тяжелее воздуха, поэтому может накапливаться в низинах, канавах, оврагах, ямах и даже в колодцах. В природе сероводород выделяется при разложении органики, им также богаты и вулканические газы, им могут быть насыщены и водные слои.

Сероводород в зависимости от концентрации оказывает как положительное, так и отрицательное действие на жизнедеятельность организма и его физиологические процессы. Попадая в организм, вещество окисляется и образует неорганические соединения. При вдыхании сероводород парализует обонятельные нервы, и человек перестаёт ощущать запах газа. Это часто приводит к сильным отравлениям из-за неспособности своевременно распознать и прекратить контакт с токсическим источником. При проникновении во внутренние среды организма, механизм токсического действия направлен на поражение нервной и кроветворной системы, костный мозг. Газ оказывает поражающее воздействие на слизистые оболочки. Из-за разрушения гемоглобина приводит к выраженной гипоксии (кислородное

11

голодание). Такое системное влияние нарушает функциональность всех органов.

6) Летучие соединения тяжелых металлов и пары ртути. В

результате промышленных и производственных процессов во внешнюю среду выбрасывается большое количество отходов, содержащих различные соединения тяжелых металлов (ТМ), которые являются токсичными для растений, животных и человека. Особую опасность представляет загрязнение биосферы такими металлами, как ртуть, мышьяк, кадмий и свинец. Значительное поступление некоторых ТМ в окружающую среду происходит при использовании их соединений в качестве ядохимикатов - пестицидов и удобрений. Большую тревогу в настоящее время вызывают огромные накопления осадков сточных вод (промышленных, бытовых и сельскохозяйственных), которые содержат много органических веществ, азота, фосфора и калия и могли бы считаться ценными органическими удобрениями.Опасными, т. е. действующими даже в малых концентрациях, следует считать также свинец, кадмий, таллий, бериллий, хром, барий, стронций. Несколько менее опасны марганец, литий, никель, цинк. Действие перечисленных ТМ на человека приводят к тяжелейшим отравлениям, которые могут заканчиваться летальными исходами.

Задание 1. Ознакомившись с представленными материалами, заполните предложенную таблицу.

Задание 2. Ответьте на предложенные вопросы.

1 .Перечислите основных загрязнителей атмосферы.

2.Опишите результаты загрязнения атмосферы оксидами серы и азота на представителей биосферы.

3.Назовите 2-3 главных виновника (промышленные комплексы, отрасли промышленности, сферы человеческой деятельности) локальных загрязнений атмосферы.

4.Назовите 2-3 главных виновника (промышленные комплексы, отрасли промышленности, сферы человеческой деятельности) глобального загрязнения атмосферы.

5.Объясните экологические последствия локальных загрязнений атмосферы.

6.Опишите экологические проблемы глобального загрязнения атмосферы.

12

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 ОЦЕНКА УРОВНЯ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В

АТМОСФЕРУ

Промышленно-экономическое развитие сопровождается, как правило, ростом загрязнения окружающей среды. Большинство крупных городов характеризуются значительной концентрацией промышленных объектов на относительно незначительных территориях, что представляет опасность для здоровья людей. Одним из экологических факторов, оказывающих наиболее выраженное влияние на здоровье человека, является качество воздуха. Особую опасность в настоящее время представляют выбросы в атмосферу загрязняющих веществ. Это обусловлено тем, что токсиканты поступают в человеческий организм в основном через дыхательные пути.

Для каждого из загрязняющих веществ существуют нормативы их выброса в атмосферу, которые не должны превышаться (ПДК, ПДВ, ВСВ). В случае превышения на предприятия накладываются штрафные санкции.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) ˗ утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается такая концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Предельно допустимые выбросы (ПДВ) – это норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха и других экологических нормативов.

Временно согласованный выброс (ВСВ) – это временный лимит выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условий развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного предельно допустимого выброса

Цель занятия: ознакомиться с методикой расчета оценкиуровня вредных веществ, выбрасываемых предприятиями в атмосферу.

Для промышленного предприятия, расположенного на ровной местности необходимо рассчитать следующие показатели:

1) рассчитать величину максимальной концентрации вредного вещества у земной поверхности, прилегающей к предприятию, при выбросе из трубы нагретой газовоздушной смеси.

13

2)определить расстояние от источника выброса, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации вредных веществ (по оси факела);

3)определить фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха и дать оценку рассчитанного уровня загрязнения воздуха в приземном слое промышленными выбросами путем сравнения со среднесуточной предельно допустимой концентрацией (ПДК);

4)определить опасную скорость ветра и рассчитать значения приземных концентраций вредных веществ в атмосфере по оси факела выброса на расстояниях 50м и 500м от источника выброса;

5)рассчитать предельно допустимый выброс вредного вещества.

Таблица 4.

Примечание. В таблице цифрами обозначены выбрасываемые вещества: 1 - оксид азота (NO); 2 - оксид углерода (CO); 3 - диоксид азота (NO2); 4 - диоксид серы (SO2).

э

Пример расчета задания.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См, мг/м3, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных метеорологических условиях определить по формуле:

14

где А ˗ коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (для Московского региона равен 140);

F ˗ безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ

F = 1);

η ˗ безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае ровной местности η=1);

m, n ˗ безразмерные коэффициенты; Для определения См необходимо:

а) рассчитать среднюю линейную скорость w0, м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:

.

б) значения коэффициентов m и n определить в зависимости от параметров f и Vм:

,

.

в) коэффициент m определить в зависимости от f по формуле:

.

г) коэффициенты n и d для п.2 определить в зависимости от величины

Vм:

15

2. При неблагоприятных метеорологических условиях максимальная приземная концентрация вредных веществ достигается на расстоянии от источника выброса:

Хм = (5 – F) · d · H / 4 м.

Вышеприведенные формулы для расчета СМ и ХМ справедливы при опасной скорости ветра:

uм = 0,5м/с, если Vм<= 0,5 uм = Vм , если 0,5 <vм<= 2

uм = Vм (1+0,12 f ) для нагретых выбросов при Vм> 2.

3. Значения приземных концентраций вредных веществ СХ в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса при опасной скорости ветра определяется по формуле СХ=S1·CМ, где S1 – безразмерная величина, определяемая в зависимости от соотношения X/XМ.

ПРИ Х/ХМ <=1 S1= 3(Х/ХМ)4 - 8(Х/ХМ)3 + 6(Х/ХМ)2

ПРИ 1<=Х/ХМ <=8 S1 = 1,13 / (0,13(Х/ХМ)2 + 1).

4. Расчет предельно допустимого выброса нагретого вредного вещества (ПДВ) производится по формуле:

Таблица 5 Предельно допустимая концентрация вредного вещества

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 РАСЧЕТ ПЛАТЫ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Цель работы: изучить экономические механизмы охраны окружающей среды.

Экономический механизм охраны окружающей среды ˗ совокупность предусмотренных экономических мер обеспечения охраны окружающей среды и рационального природопользования. Основы правового регулирования экономического механизма охраны окружающей среды установлены Законом «Об охране окружающей среды».

16

Задание 1.Определить размер платежей за загрязнение атмосферного воздуха при сжигании топлива (угля) в котельной, расположенной в городе Центрального экономического района РФ.

Методика расчета платы за загрязнение атмосферного воздуха

1.Общая плата за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников П, руб./год, определяется по формуле П = (ПН + ПЛ + ПСЛ) ·КИ, где ПН – плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленных пользователю предельно допустимых нормативов выбросов (ПДВ), руб./год; ПЛ – плата за выбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов (временно согласованных выбросов – ВСВ), руб./год; ПСЛ – плата за сверхлимитный выброс ЗВ, руб./год; КИ - коэффициент индексации.

2.Плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих ПДВ рассчитывается по формуле:

,

где i - вид загрязняющего вещества (i=1,2, ... , n); MНi˗ предельно допустимый выброс i-гозагрязняющего вещества, т/год; Mi˗ фактический выброс i-гозагрязняющего вещества, т/год; СНi˗ ставка платы за выброс 1 тонны i-гозагрязняющего вещества в пределах ПДВ, руб./т, СНi = Нбi · КЭ · КГ, где НбНi˗ норматив платы за выброс 1 тонны i-гозагрязняющего вещества в пределах ПДВ, руб./т; КЭ – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы в данном регионе (для Центрального экономического района РФ – 1,9);КГ = 1,2, т.к. выбросы производятся в атмосферный воздух города.

3. Плата за выбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов (ВСВ):

установленного лимита, т/год; СЛi˗ ставка платы за выброс 1 тонны i- гозагрязняющего вещества в пределах установленного лимита, руб./т, СЛi = НбЛi · КЭ · КГ, где НбЛi˗ норматив платы за выброс 1 тонны i- гозагрязняющего вещества в пределах установленного лимита, руб./т.

4. Плата за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ:

.

5. Базовые нормативы платы за негативное воздействие на окружающую среду, утвержденные постановлением Правительства РФ № 410 от 01.07.2005 г., применяются с коэффициентом, учитывающим уровень инфляции (на 2012 год установлен КИ = 1,67).

17

Методика расчетов

1.Учитываемыми загрязняющими веществами при определении размера платежей за загрязнение атмосферного воздуха являются: твердые частицы (сажа), оксид углерода (CO), диоксиды азота (NO2) и серы (SO2).

2.Определение размера платежей за загрязнение окружающей природной среды начинается с расчета массы валового выброса каждого из загрязняющих веществ (Mi).

Расчет массы валового выброса твердых частиц в дымовых газах котельной, т/год: M1 = qт ·m· f· (1 - ε/100 ),

где qт - зольность топлива, %;

m - масса сожженного топлива, т/год;

f - безразмерный коэффициент (в расчетах принять f = 0,002);

ε - эффективность золоуловителя, % (в расчетах принять ε = 85%).

Для остальных загрязняющих веществ массы выбросов CO, NO2, SO2, образующихся при сгорании 1 т топлива, приведены в таблице исходных

данных.

Валовой выброс i-го загрязняющего вещества, т/год: Mi = di · m · 10-3 , где di – выброс i-гозагрязняющего вещества при сгорании 1 т топлива,

кг/т;

m – масса сожженного топлива, т/год.

3.Нормативы ПДВ рассчитываются по соответствующим методикам. В случае, если значения ПДВ не могут быть достигнуты, предусматривается по согласованию с местными органами охраны природы и санитарного надзора поэтапное снижение выбросов. На каждом этапе устанавливаются временно согласованные выбросы (ВСВ).

В задании для полного выполнения расчета платежей значения ПДВ и ВСВ заданы, исходя из фактических выбросов Mi и коэффициентов k1 и k2: MНi = k1 · Mi, MЛi = k2 · Mi.

18

Расчет платы за выбросы ЗВ свести в таблицу, начерченную согласно образцу.

Сверхлимитный выброс

(Мi - МЛi), т/год

Плата за выброс ПСЛi = 5 СЛi · (Мi - МЛi), руб./год

Плата за выброс руб./год

Общая плата

П = (ПН+ПЛ+ПСЛ)·КИ, руб./год

19

Таблица 8

Базовые нормативы платы за выброс в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

ПРИНЦИПЫ ОХРАНЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ

Цель работы: выяснить основные причины истощения водных ресурсов, основные виды загрязнения гидросферы.

Загрязнение гидросферы в основном происходит следующими соединениями:

1.Нефть и нефтепродукты.Попавшая в морскую среду нефть начинает растекаться, стремясь попасть в мономолекулярный слой. Нефтяная пленка приводит к повышению температуры поверхностного слоя воды. Оказавшись в водной среде, подвергается интенсивному фотохимическому и биологическому окислению (при этом для окисления 1 л нефти требуется столько кислорода, сколько его содержится в 400 ООО л воды). Нетрудно сделать вывод, что это приводит к обеднению морской фауны прибрежной зоны (главным образом из-за потери кислорода). Наиболее легко растворимой в водной среде частью нефти являются ароматические углеводороды, которые, кстати, считаются и наиболее токсичными. Именно они представляют смертельную опасность для рыб, особенно мальков. Чрезвычайно токсично также дизельное топливо, загрязняющее в первую очередь портовые акватории вследствие халатности (а нередко ˗ и преступных действий) команд судов.

2.Тепловое загрязнение. В первую очередь связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. Так, например, известно, что на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19 °С вблизи главного корпуса. Это приводит к

уменьшению содержания кислорода в водной среде, увеличению

20