3.Возможные негативные последствия загрязнения литосферы

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Несовершенство сельскохозяйственных приемов приводит к быстрому истощению почв, а применение крайне вредных, но дешевых ядохимикатов для борьбы с вредителями растений и в целях повышения урожайности усугубляет эту проблему. Не менее важной проблемой является экстенсивное использование пастбищ, превращающее в пустыни огромные участки земли.

Огромный вред почвам наносит вырубка лесов. Так, если под влажными тропическими лесами вследствие эрозии теряется ежегодно 1 кг почвы с гектара, то после вырубки этот показатель увеличивается в 34 раза. С вырубкой лесов, а также с крайне неэффективными методами ведения сельского хозяйства связано такое угрожающее явление как опустынивание. В Африке наступление пустыни составляет порядка 100 тыс. га в год, на границе Индии и Пакистана полупустыня Тар надвигается со скоростью 1 км в год. Из 45 выявленных причин опустынивания 87% являются результатом хищнического использования ресурсов.

Так же существует проблема возрастающей кислотности атмосферных

осадков и почвенного покрова.(Кислотными называют любые осадки-дожди, туманы, снег, -кислотность которых выше нормальной. К ним также относят

выпадение из атмосферы сухих кислых частиц, более узко называемых кислотными отложениями.) Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод.

Дополнительный ущерб возникает в связи с тем, что кислотные осадки, просачиваясь сквозь почву, способны выщелачивать алюминий и тяжелые металлы. Обычно присутствие этих элементов в почве не создает проблем, так как они связаны в нерастворимые соединения и, следовательно, не поглощаются организмами. Однако при низких значения pH их соединения растворяются, становятся доступными, и оказывает сильное токсичное воздействие, как на растения, так и на животных. Например, алюминий, довольно обильный во многих почвах, попадая в озера, вызывает аномалии развития и гибель эмбрионов рыб.

4.Принципы рационального использованияи охраны недр земли

Широкое распространение в связи с проблемой сохранения природы приобретают идеи контроля окружающей природы как формы научного наблюдения, включенного в технологию рационального природопользования:

а) проблема использования минеральных ресурсов.

Ежегодно из недр земли извлекается 100 млрд тонн минеральных ресурсов, включая топливные, из которых 90 млрд тонн превращается в отходы. Поэтому ресурсосбережение и снижение уровня загрязнения окружающей среды - две стороны одной медали. Как остановить или замедлить этот процесс истощения ресурсов? Единственная возможность - смоделировать в промышленности биосферный круговорот веществ. Нужно чтобы полезные элементы, содержащиеся в сырье, не попадали на свалки, а многократно использовались.

б) рациональное использование водных ресурсов.

Водоотводящие системы и сооружения -- это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимый санитарно-гигиенические условия труда, быта и отдыха населения. Системы водоотведения и очистки состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых производственных и атмосферных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией.

Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности. Норма водопотребления -- это целесообразное количество воды, необходимого для производственного процесса, установленная на основании научно обоснованного расчета или передового опыта. В укрупненную норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии. Нормы расхода производственных сточных вод применяют при проектировании вновь строящихся и реконструкции действующих систем водоотведения промышленных предприятий. Укрупненные нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии. Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается такими показателями, как количество использованной оборотной воды, коэффициентом ее использования и процентом ее потерь.

в) рациональное использование почвенных ресурсов.

Неуправляемое влияние на климат в совокупности с нерациональным ведением сельского хозяйства (внесение избыточного количества удобрений или средств защиты растений, неправильное ведение севооборота) способно привести к значительному снижению плодородия почв, большим колебанием урожайности культур. А ведь уменьшение производства продовольствия даже на 1% может привести к гибели от голода миллионов человек.

Под действием хозяйственной деятельности происходят засоления почв, исчезновение многолетних растений, наступание песков, а в современное время эти процессы ускорились и приняли совсем другие масштабы. За свою историю человек превратил в пустыню не менее 1 млрд гектаров некогда продуктивных земель.

Чрезмерная концентрация животных на незначительных площадях с неустойчивым растительным покровом, возобновление которого затруднено из-за нехватки влаги и бедности почв, приводит к перевыпасу и, как следствие, к разрушению почв и растительности. Поскольку в засушливых районах почвы часто песчаные, то на местах перевыпаса возникают участки с незакрепленными песками, которые развеиваются ветрами.

Опустынивание признано одной из глобальных проблем человечества, решение которой требует объединение усилий всех стран. Поэтому в 1994 году была принята Конвенция ООН по борьбе с опустыниваем.

г) рациональное использование лесных ресурсов.

Сейчас все леса занимают лишь треть поверхности суши. Уже первые земледельцы выжигали обширные участки лесов, чтобы расчистить территорию для посевов. С развитием сельского хозяйства промышленности леса стали быстро исчезать.

Сокращение лесных площадей и деградация лесов - обезлесение - стали одной из глобальных экологических проблем. Причиной обезлесения в развивающихся странах остается, в частности, потребность в топливе. Почти 70% населения этих регионов по прежнему для приготовления пищи и обогрева домов и используют дрова и древесный уголь. Из-за уничтожения лесов уже почти 3 млрд человек столкнулись с острой нехваткой древесного топлива. Цены на него растут, и не покупку дров нередко уходит почти 40% семейного бюджета. В свою очередь, высокий спрос на древесное топливо подхлестывает дальнейшую вырубку лесов.

Рациональное использование природных ресурсов необходимо, т.к. леса - "легкие нашей планеты", а значит, если произойдет полная вырубка леса, то резко уменьшится выработка кислорода.

д) реутилизация, как одно из важнейших направлений производства по сокращению расходов первичных ресурсов.

Реутилизация, или рециклинг - это повторное или многократное использование ресурсов. В мире наметился ощутимый прогресс в развитии рециклинга. Например, за период 1985-1995 год вторичное использование стекла в мире возросло с 20 до 50%, а металлов - с 33 до 50%, сегодня эти показатели еще выше.

е) ресурсосберегающие технологии.

В настоящее время огромное количество металла уходит в стружку. Некоторые машины(экскаваторы, станки, машины, трактора)весят очень много, что затрудняют их утилизацию. Порошковая металлургия - один из важнейших способов экономии металла. Если при металлообработке литья и проката в стружку уходит 60-70% металла, то при изготовлении деталей из пресс-порошков потеря материалов не превышает5-7%. Это не только экономит сырьё, но и энергию, снижает загрязнение атмосферы и воды. Без стружки можно обойтись при использовании точного литья, листовую и объёмную холодную штамповку.

ж) комплексное использование сырья.

Значительную экономию первичных ресурсов может обеспечить комплексное использование сырья, т.е. получение из него сразу многих полезных веществ.

з) повышение эффективности использования продукции.

Одним из важнейших аспектов ресурсосбережения является повышение эффективности использования ресурсоёмкой продукции и продление срока её службы начиная с с\х техники, автомобилей и заканчивая одеждой и обувью. Ремонт товара, чем замена его новым , не только экономически выгоден, он создаёт и новые рабочие места особенно в области ремонта бытовой техники, компьютеров, автомобилей. Удвоение срока эксплуатации автомобиля в 2 раза сокращает использование ресурсов, необходимых для его производства.

и) информационные технологии как один из путей снижения расхода некоторых ресурсов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА №1

Задача 3 Рассчитать нормативы допустимых сбросов (ДС) и предельно допустимых концентраций (ДК) загрязняющих веществ в сточных водах, сбрасываемых в водотоки рыбохозяйственного использования. Выпуск сточных вод береговой. Исходные данные приведены в табл. 1, 2. Фоновые концентрации принимаются в размере 70 % от ПДК.

Таблица 1.

Наименование показателей, мг / дм3	Вариант данных для расчета
	1		2		3		4		5		6		7		8
	Расход сточных вод, м3 / с (q)
	0,005	0,006		0,006		0,007		0,008		0,007		0,002		0,004
	Концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, мг / дм3
Взвешенные вещества	7,1	7,0		8,0		8,3		8,1		7,9		7,8		6,9
Сухой остаток	330	-		311		-		430		-		390		-
БПК5	4,7	4,3		4,9		4,35		4,63		4,1		3,9		4,0
ХПК	-	-		-		12,0		-		11,5		-		11,1
Азот аммонийный	0,26	-		0,31		-		0,32		-		0,29		-
Азот нитритный	0,06	-		-		0,07		-		-		-		-
Азот нитратный	-	7,8		-		-		-		8,1		-		8,0
Фосфаты	-	-		-		0,85		-		-		-		-
Фосфор общий	-	-		0,2		-		-		-		0,17		-
Хлориды	145	-		-		-		250		-		-		-
Сульфаты	-	91,0		-		-		-		87,0		-		65
Нефтепродукты	-	-		-		0,05		-		-		-		-
СПАВ	-	-		-		-		0,35		-		-		-
Железо	0,35	-		1		-		-		0,15		-		-
Медь	-	0,01		-		-		-		-		0,012		-
Цинк	-	-		-		-		0,012		-		-		0,011
Свинец	-	-		0,06		-		-		-		-		-
Хром	-	-		-		-		-		0,11		-		-

Таблица 2.

Исходные гидрологические данные

 

Вариант данных для расчета	Расход воды в русле реки, м3/с (Q)	Средняя глубина Нср, м	Vср, м/с	Коэффициент извилистости (φ)
1	1,05	0,85	0,45	1,06
2	1,10	1,15	0,42	1,07
3	1,12	0,96	0,30	1,10
4	1,3	1,20	0,41	1,12
5	1,45	1,10	0,52	1,05
6	1,35	1,25	0,37	1,08
7	0,95	0,97	0,41	1,07

 

Решение:

Пусть даны следующие гидрологические характеристики реки:

Расход воды в реке 95 % обеспеченности, м³/с 1,45;

Средняя глубина реки, м 1,10;

Вид выпуска сточных водбереговой;

Расчетный расход очищенных сточных вод, м³/с 0,008.

Исходя из нормативов допустимых концентраций, нормы предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ ПДС (г/ч, т/год) определяются по формуле

ПДС = q · ДК

 где q – расход сбрасываемых сточных вод, м³/ч ;

 ДК – расчетная допустимая концентрация загрязняющего вещества в сточных  водах, мг / дм³ или мг / л, рассчитывается по формуле:

 

ДК = ·(ПДК – Сф) – ПДК

 где ПДК – предельно–допустимая концентрация загрязняющих веществ в воде водотока, мг / дм³(используются табличные данные в указанном методическом пособии []);

Сф – фоновая концентрация того же загрязняющего вещества в воде водотока выше створа выпуска сточных вод, мг / дм³(см. по условию); 

Q и q – расходы воды в водотоке и сбрасываемых сточных водах соответственно, м³ / с;

а – коэффициент смешения сточных вод с водой водотока. Коэффициент а рассчитывается по формуле:

 где α – коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения сточных вод с водой водотока, который определяется по формуле

 

где φ  – коэффициент извилистости водотока, равный отношению расстояний между  выпуском  и  контрольным  створом  по  фарватеру  и  по  прямой (принимается равным 1);

ξ – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа выпуска (ξ = 1 при береговом и ξ = 1,5 при русловом выпуске);

 Е – коэффициент турбулентной диффузии, который определяется по форму  Потапова :

Е = V_СР · H_СР / 200

где V_СР , м/с и H_СР , м – соответственно средняя скорость течения воды и средняя  глубина водотока на участке между выпуском сточных вод и контрольным створом (даны по условию).

 По формуле определяем коэффициент турбулентной диффузии:

Е = V_CP · H_CP / 200 = 0,52 · 1,10 / 200 = 0,00286 .

 По формуле вычисляем коэффициент учета гидравлических факторов:

= 1,1

 

Далее по формуле определяем коэффициент:

 

По формуле для примера рассчитываем допустимую концентрацию по ХПК (ПДК = 30 мг/л – справочная величина, С_ф – принимаем 70 % от ПДК:

 

ДК = ·(ПДК – Сф) – ПДК = ·(30 – 21) – 30= 1095,56 мг/л

Допустимый сброс определяем по формуле :

 ПДС = q х ДК = 0,008 х 1095,56 = 8,76г/ч

Ответ: 8,76 г/ч - ДС; 1095,56 мг/л – ДК.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА №2

Задача 9. Напряжение источника электроэнергии U₁, В. Расстояние от источника до потребителя l, км. Напряжение в конце линии электропередачи U₂, В. Определить сечение проводов для передачи мощности P₂, кВт и проверить сечение на нагрев. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 2.17.

  Таблица 2.17

Вариант данных для расчетов	Вид провода	Параметры
		U1, В	U2, В	l, км	P2, кВт
1	Медь	125	120	1,0	1,0
2	Медь	225	212	2,0	0,8
3	Алюминий	220	215	3,0	3,0
4	Медь	127	122	2,5	2,0
5	Алюминий	120	115	2,0	1,5
6	Медь	230	225	1,5	1,5
7	Алюминий	220	218	2,0	1,2
8	Медь	125	120	1,5	3,0
9	Алюминий	127	125	1,0	3,5
10	Медь	220	215	1,5	2,5
11	Алюминий	127	125	0,8	4,0
12	Медь	127	125	1,0	3,2

Решение:

Пусть напряжение источника электроэнергии U₁ = 125 В. Расстояние от источника до потребителя – 1 км; напряжение в конце линии электропередачи U₂ = 120 В. Определить сечение медных проводов для передачи мощности P₂ = 1 кВт и проверить сечение на нагрев.

 

1. Определяем допустимую потерю напряжения:

2. Выражаем потерю напряжения для потребителя в процентах :

3. Зная, что удельное сопротивление медного провода ρ = 0,0175 Ом·мм²/м (табл. 1, прил. 1 методического пособия [8]), определяем его сечение по формуле:

Ближайшее к найденному стандартное сечение S = 35 мм², (табл. 2, прил. 1. метод.пособия [11]).

4. Проверяем выбранное стандартное сечение на нагрев. Изолированный медный провод сечением 35 мм² допускает ток 135 А.

Определяем ток в линии:

 

при этом 8,33 А<<135 А.

 Ответ: Ток в линии значительно меньше допустимого.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Асаенок, И.С., Михнюк, Т.Ф. Основы экологии и экономика природопользования / И. С. Асаенок, Т. Ф. Михнюк, – Минск: БГУИР, 2005.

2. Кирвель, И.И. [и др.]. Утилизация промышленных и бытовых отходов: метод. пособие / И.И. Кирвель [и др.]. – Минск: БГУИР, 2009.

3. Прудник, А. М. [и др.]. Энергосбережение в системах освещения [и др.]: метод. пособие для практич. занятий / А.М. Прудник [и др.]. – Минск: БГУИР, 2009.

4. Навоша, А.И., Гончарик, Е.В., Лисименко, И.Ф., Рылов, А.С. Оценка способов передачи электроэнергии: метод. пособие / А.И. Навоша, Е.В. Гончарик, И.Ф. Лисименко, А.С. Рылов – Мн.: БГУИР, 2010.

17