Методическое пособие по проведению практических занятий по дисциплине "Экологические основы природопользования"
методическая разработка на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ СО «САРАТОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

CТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

«ОТДЕЛЕНИЕ НЕФТЕГАЗОХИМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ»

ПОСОБИЕ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ПРОВЕДЕНИЮ

ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

для специальностей:

13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»

15.02.01 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования»

18.02.09 «Переработка нефти и газа»

по дисциплине:

Экологические основы природопользования

2014

Пособие для студентов по проведению практических занятий учебной дисциплины «Экологические основы природопользования» разработано в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами по специальностям среднего профессионального образования 3-го поколения  (далее СПО) 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования», 15.02.01 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования», 18.02.09 «Переработка нефти и газа».

Организация-разработчик: ГАПОУ СО «Саратовский областной химико-технологический техникум», структурное подразделение «Отделение нефтегазохимической отрасли»

Разработчик:

Иванова Татьяна Васильевна, преподаватель специальных дисциплин

Рецензент:

Данилова Елена Анатольевна, кандидат химических наук, доцент кафедры «ЭКОС» СГТУ им. Гагарина Ю.А.

Содержание

Тема: Оценка степени загрязнения почв и водной среды в зонах влияния тепловых электростанций

Цель занятия

На базе сравнительного анализа оценить достоверность и объективность результатов контроля состояния почв и водной среды на примере зон влияния тепловых электростанций.

Основные понятия:

Электрическая энергия – важнейший, универсальный, самый эффективный технически и экономически вид энергии. Другое его преимущество – экологическая безопасность использования и передачи электроэнергии по линиям электропередач по сравнению с перевозкой топлив, перекачкой их по системам трубопроводов. Электричество способствует развитию природосберегающих технологий во всех отраслях производства. Однако выработка электроэнергии на многочисленных ТЭС, ГЭС, АЭС сопряжена со значительными отрицательными воздействиями на окружающую среду. Энергетические объекты вообще по степени влияния принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу промышленных объектов.

На современном этапе проблема взаимодействия энергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя влияние на огромные территории, большинство рек и озер, громадные объемы атмосферы и гидросферы Земли.

Диаграмма №1. Производство электроэнергии в мире за 2012 г. по типам электростанций, %

Как видно из диаграммы №1, большая доля электроэнергии (63,2%) в мире вырабатывается на ТЭС. Поэтому вредные выбросы этого типа электростанций в окружающую среду обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязнений в ней.  Так, на их долю приходится примерно 25% всех вредных выбросов, поступающих в окружающую среду от промышленных предприятий.

Воздействия ТЭС на окружающую среду значительно отличаются по видам топлива (таблица 1).

Таблица №1

Годовые выбросы ТЭС на органическом топливе мощностью 1000 МВт,  

тыс. т.

Техногенная нагрузка индустриально развитых территорий требует постоянного контроля состояния компонентов геологической среды, основными из которых являются почвы и водоносные горизонты.

Оценочным параметром суммарного полиэлементного загрязнения является суммарный показатель концентрации компонентов водной среды (СПК), который рассчитывается как сумма показателей загрязнения вовлеченных в расчет компонентов.

Согласно рекомендациям нормативных документов суммарный показатель концентрации (СПК) для воды рассчитывался по формуле:            

СПК=С1/ПДК1+С2/ПДК2+..+Сn/ПДКn,

где C1,2,..n – концентрация суммируемых элементов в пробе;

ПДК1,2…n – предельно–допустимая концентрация суммируемых элементов в пробе.

Для комплексной оценки качества почв применяют показатель суммарного загрязнения Zc (рассчитывается на основе коэффициента концентрации химического вещества Кс, который определяется отношением фактического содержания определяемого вещества в почве (С i) в мг/кг почвы к региональному фоновому (С f i )

Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов-загрязнителей и выражен формулой:

Zc = ),  где

Кс 1,2….n – коэффициент концентрации i –го компонента загрязнения.

ТЭС

Осадки

Осадки

Сливы

Теплота

Твердые частицы

(зола, шлаки)

Сливы

Вода

Рис. 1. Влияние ТЭС на окружающую среду

Задания:

Задание 1: рассчитать суммарный показатель концентрации компонентов водной среды (СПК), согласно Приложению 1 (номер варианта равен порядковому номеру по списку в журнале).

Задание 2: рассчитать показатель суммарного загрязнения (Zc) для комплексной оценки качества почв согласно Приложению  2 (номер варианта равен порядковому номеру по списку в журнале).

Вывод: если СПК ≤ 6 геофонов, то это соответствует умеренно-опасной степени загрязнения, если СПК > 6, то это соответствует сильно-опасной степени загрязнения.

Если Zc  ≤ 24 геофонов, то это соответствует умеренно-опасной степени загрязнения, если Zc   >24 геофонов, то это соответствует сильно-опасной степени загрязнения.

Проанализируйте, превышение каких элементов в пробе вызывает загрязнение водной среды и почвы.

Приложение 1

Расчет суммарного показателя концентраций (СПК) компонентов водной среды

Приложение 2

Расчет суммарного показателя загрязнения для комплексной оценки качества почв

Контрольные вопросы

1. Что является оценочным параметром суммарного полиэлементного загрязнения?

2. Для чего применяют показатель суммарного загрязнения?

3. На основе чего рассчитывается показатель суммарного загрязнения?

4. Как рассчитывается суммарный показатель концентрации компонентов водной среды?

Рекомендуемые источники

1. Методические указания МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mhts.ru/BIBLIO/SNIPS/mu/2.1.7.730-99.htm
2. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания МУ 2.1.7.730–99 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stroyplan.ru/
3. Комплексные оценки качества поверхностных вод / Под ред. Никанорова А.М. – Л.: Гидрометеоиздат, 2004. – 139 с.
4. Федорец Н.Г., Медведева М.В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. -  Петрозаводск : Карельский научный центр РАН, 2009. – 84 c.
5. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: Учебник / Под ред. В.Т. Трофимова.— М.: Изд-во МГУ, 2005.–272 с.

Тема: Электромагнитное загрязнение окружающей среды

Цель занятия

Научиться определять безопасное расстояние, на котором можно находиться вблизи источника электромагнитного загрязнения

Основные понятия:

Основными величинами при нормировании электромагнитных полей являются напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля Н.

Напряженность электрического поля (Е) – это сила, действующая на единичный неподвижный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Единицы измерения – [В/м; Н/Кл]. В поле с Е = 1 В/м на заряд 1 Кл действует сила 1 Н.

где Q – точечный заряд;

       - диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м - число, показывающее во сколько раз кулоновская сила в вакууме больше такой же силы в данной среде: ε = Fвак/Fср. Зависит от материала среды.;

      r – расстояние от рассматриваемой точки до заряда, м.

Напряженность магнитного поля (Н) – это сила, действующая на точку в магнитном поле. Единицы измерения - [А/м].

где I – сила тока, текущего по проводу, которая создает магнитное поле;

      r – расстояние от рассматриваемой точки до заряда.

        Взаимосвязь Н с Е в воздухе или вакууме выражается следующим образом:

Е = 377 Н

        Плотность потока энергии (S) – это количество энергии, которое протекает за 1 с через площадку, расположенную перпендикулярно движению волны. Единицы измерения - [Вт/м].

где r – расстояние от источника тока, м;

        - потеря мощности у источника, (КПД);

      Р0 – мощность источника, Вт.

        При  < S0:

где S0 – допустимая плотность потока энергии, Вт/см2.

К точечным источникам излучения относятся такие излучатели, освещенность от которых определяется с требуемой точностью по закону квадрата расстояния. Закон квадрата расстояния является приближенным, с тем большей точностью, чем меньше размеры излучателя по сравнению с расстоянием от него до исследуемой точки поля.

Доза, создаваемая точечным источником излучения, прямо пропорциональна времени облучения и количеству радиоактивного вещества и обратно пропорциональна квадрату расстояния между источником и облучаемым объектом.

Задание.

Считая, что на внешнее излучение уходит 5% мощности СВЧ-печи, определить безопасное расстояние, на котором можно находиться вблизи печи, если допустимая плотность потока энергии 103 мкВт/см2 (в системе СИ 103  10-6/10-4 = 10 Вт/м2)  при работе печи не более 20 мин.

СВЧ-печь считать за точечный источник излучения мощностью 1 кВт.

Дано:

S0 = 103 мкВт/см2 = 10 Вт/м2

 = 5%

Р0 = 1 кВт = 103

Найти: r > r0.

Решение:

Если считать печь точечным источником излучения, то энергия, приходящаяся на единицу площади времени (т.е. плотность потока энергии при плотности мощности) на расстоянии r равна:

При продолжительности воздействия излучения не более 20 минут санитарные нормы ограничивают плотность потока не более S0 = 103 мкВт/см2 = 10 Вт/м2. Это означает, что находиться около источника можно только на расстояниях, на которых модуль вектора излучения Умова-Пойтинга (плотность потока энергии) будет меньше, чем S0.

 < S0

r > r0 =

Произведем вычисления:

r0 =

Ответ: находиться от источника электромагнитного загрязнения можно только на расстояниях, больших, чем r > r0 =

Контрольные вопросы

1. Что является основными величинами при нормировании электромагнитных полей?

2. Дайте определение напряженности магнитного поля. В каких единицах выражается?

3. Дайте определение напряженности электрического поля. В каких единицах выражается?

4. Какие источники называются точечными?

5. Можно ли считать СВЧ-печь точечным источником излучения?

Рекомендуемые источники

1. Мазур, И.И. Курс инженерной экологии : учебник / И.И. Мазур, О.И. Молдованов /под ред. И.И. Мазура. – М. : Высшая школа, 2009. – 447 с.

2. Гринин, А.С. Экологическая безопасность : учебник / А.С. Гринин, В.М. Новиков. - М. : Высшая школа, 2012. – 336 с.

3. Аполонский, С.М. Справочник по расчету электромагнитных экранов / С.М. Аполонский. – Л. : Энергоатомиздат, 2008. – 486 с.

4. Козлов, В.Ф. Справочник по радиационной безопасности / В.Ф. Козлов. - М. : Энергоатомиздат, 2011. – 398 с.

Тема: Влияние урбанизации на изменение численности населения

Цель занятия

Определить последствия влияния урбанизации на изменение численности населения.

Общие сведения:

Российская Федерация занимает первое место в мире по размеру территории и восьмое место по численности населения после Китая, Индии, США, Индонезии, Бразилии, Пакистана и Бангладеш.

По сравнению с 2002 г. население Российской Федерации сократилось на 1800 тыс. человек или на 1,2% (2002 г. – 145,2 млн. чел, 2014 г. – 143,4 млн. чел). Среднегодовые темпы снижения численности населения по сравнению с периодом между переписями возросли в два раза и составили 0,03%.

Естественная убыль населения (превышение числа умерших над числом родившихся) продолжает оставаться определяющим фактором изменения численности населения, несмотря на то, что начал происходить рост рождаемости и наметилась тенденция к снижению смертности населения. Миграционный прирост населения не смог восполнить естественную убыль населения в 2002-2014 годах.

Судя по рисунку 1, в настоящее время рождаемость в России повысилась, а смертность снижается.

Рисунок 1. Естественный прирост населения России (синяя линия - рождаемость; красная линия – смертность; зеленая линия - естественный прирост населения)

Урбанизация неоднозначно действует на человеческое общество:

- с одной стороны, город предоставляет человеку ряд общественно-экономических, социально-бытовых и культурных преимуществ, что положительно сказывается на его интеллектуальном развитии, дает возможность для лучшей реализации профессиональных и творческих способностей,

- с другой стороны - человек отдаляется от природы и попадает в среду с вредными воздействиями: загрязненным воздухом, шумом и вибрацией, ограниченной жилплощадью, усложненной системой снабжения, зависимостью от транспорта, постоянным вынужденным общением со множеством незнакомых людей - все это неблагоприятно сказывается на его физическом и психическом здоровье.

Положение усугубляется тем, что города-гиганты развивались стихийно и, как правило, без учета биологических потребностей и психологических особенностей человека. Современный большой город с его громадными прямоугольными зданиями из стекла и бетона, вдоль и поперек пересеченный транспортными магистралями с бесконечным потоком автомобилей, ограниченными возможностями пешего передвижения, непрерывным шумом и бесконечной сутолокой подавляет биологическую природу человека, лишает необходимой физической нагрузки, угнетает его психику. Усталость накапливается и реализуется в нарушении тех или иных функций организма.

Проблемы, связанные с урбанизацией, необходимо решать не отдельными частными мероприятиями, изыскивая скороспелые и малоэффективные решения, а разработав комплекс взаимосвязанных социальных, экологических, технических и других мер. Во всех случаях человек и окружающая среда должны рассматриваться как единое целое.

Задание:

Численность населения РФ в 2014 г. составила Nt = 143,4 млн. человек, убыль населения составляет K = 1,2 %  ежегодно. Оцените период t, когда население может достигнуть N0 = 100 млн. человек. Проанализируйте влияние урбанизации на изменение численности населения.

Дано:

Nt = 143,4 млн. чел.

N0 = 100 млн. чел.

K = 1,2 %  

t = ?

Решение:

Изменение численности населения во времени в дифференциальной форме может быть записано в виде:

dN/dt=k·N

В интегральной форме это уравнение имеет вид:

Nt =N0·exp(k·t)

где N0, Nt - начальная и конечная (в момент времени t) численность населения;

 t – рассматриваемый промежуток времени;

k – прирост населения (в долях).

После преобразований получим:

t= ln(Nt /N0)/k

t= ln(143,4/100)/0,012 = 0,36/0,012 = 30 лет

Ответ: через 30 лет население Российской Федерации может достигнуть 100 млн.человек.

Контрольные вопросы

1. Что называется естественной убылью населения?

2. Объясните действие урбанизации на человеческое общество.

3. Какое место в мировом сообществе занимает Российская Федерация оп численности населения?

Рекомендуемые источники

1. Павлов, А.Н. Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. учебное пособие/ А.Н. Павлов.-М.: Высшая шк.,2009.-343 с.: ил.
2.  Уланова, Т.С. Промышленный экологический анализ: учебное пособие/Т.С. Уланова, С.А. Онорин, А.Г. Шумихин, Г.М. Батракова, Т.Н. Белоглазова, Р.Штайнер; под науч..ред. д-ра мед. наук Я.И. Вайсмана.- .-Перм.гос.техн.ун-т.Пермь, -2011.-179 с.
3. Хотунцев, Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: учеб. пособие для вузов./ Ю.Л. Хотунцев.- М:Академия, 2012.-480с.
4. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие для вузов.-М.:Фаир-Пресс,2012-560с.
5. Протасов, В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России.-М.: Финансы и статистика,2011.-672с.
6. Социально-демографический портрет России : по итогам Всероссийской переписи населения 2010 года/ Федеральная служба гос.статистики. – М. : ИИЦ «Статистика России», 2012. – 183 с.

Тема: Потребление первичной биологической продукции человеком

Цель занятия

Оценить превышение порога потребления первичной биологической продукции.

Основные понятия:

Биосфера – одна из геосфер Земли, область распространения живого вещества. Она не может функционировать без тесного взаимодействия с атмосферой, гидросферой и литосферой.

Особо следует подчеркнуть, что именно биота играет важнейшую  роль  в  стабильном  функционировании  географической среды.

В пределах биосферы биота сохраняет способность контролировать условия окружающей среды, если человек в процессе своей деятельности использует не более 1 % чистой первичной продукции биоты. Остальная часть продукции должна распределяться между видами, выполняющими функции стабилизации окружающей среды. Следовательно, с точки зрения человечества, биота представляет собой механизм, обеспечивающий человека питанием (энергией) с коэффициентом полезного действия 1%, а 99% идет на поддержание устойчивости окружающей среды.

Биологическая продукция - результат жизнедеятельности экосистемы (биоты), органическое вещество, которое продуцируют входящие в ее состав организмы. Различают первичную (растительную) и вторичную (животную) продукцию. Среднее значение первичной продукции по всему земному шару составляет около 3 т / га-год сухого вещества.

Первичная чистая биологическая продукция экосистемы в дальнейшем потребляется всеми гетеротрофными организмами, обеспечивая энергией и материей их функционирование, и является основой для создания вторичной продукции экосистемы.

Если рассматривать человека как биологический вид, находящийся на вершине экологической пирамиды, то ему, по законам биологической экологии, полагалось бы на питание лишь несколько процентов производимой на суше первичной биологической продукции, то есть порядка 10 млрд. тонн в год. Фактически, благодаря использованию пашни, пастбищ и лесов, человек поглощает сельскохозяйственные и лесные продукты общей массой более 35 млрд. т в год. Кроме того, вследствие деятельности человека, современная первичная продуктивность меньше исходной по следующим причинам:

а) деградации естественных ландшафтов;

б) превращения естественных экосистем в антропогенные.

Экологическое ограничение или экологический предел, предел возмущения экосистемы – предел возмущения биосферы, при котором она теряет способность обеспечивать стабилизацию окружающей среды. Этот предел был перейден в результате хозяйственной деятельности человека в начале ХХ века, с этого времени биота Земли перестала регулировать (обеспечивать стационарность) окружающую среду, что, в частности, выражается в быстром росте концентрации СО2 антропогенного происхождения в атмосфере. Экологическое ограничение можно выразить количественно через величину разрешенного человечеству потребления чистой первичной продукции биоты (продукции фотосинтеза) - эта величина составляет около 1%, или через энергетическую мощность (она пересчитывается из первичной продукции биоты) - 1 ТВт. Современное потребление чистой первичной биологической продукции непосредственно в антропогенном канале составляет порядка 10% («правило 10%» - закон Линдемана), а энергии -10 ТВт.

Задание:

Оцените, превышен ли порог потребления первичной биологической продукции на территории РФ, если на каждого жителя в среднем приходится 11,5 га территории с величиной первичной биологической продуктивности 20 т/га в год, а каждый житель РФ полностью потребляет первичную биологическую продукцию с территории 1,89 га.

Решение:

На каждого жителя РФ величина первичной биологической продукции составляет:

11,5 га  20 т/га = 230 т

Согласно с «правилом 10%» потребление первичной биологической продуктивности не должна превышать:

230  0,1 = 23 т

Так как каждый житель полностью потребляет:

1,89 га  20 т/га = 37, 8 т,

то порог потребления первичной биологической продукции превышен на:

37,8 т – 23 т = 14,8 т на каждого жителя РФ

Ответ: порог потребления первичной биологической продукции на территории РФ превышен на 14, 8 т.

Вывод: Таким образом, в настоящее время потребление первичной биологической продукции человеком превосходит все допустимые пределы. При дальнейшем росте населения мира его потребности можно будет удовлетворять только за счет потребностей других живых организмов, а это неизбежно приведет к катастрофической деградации биосферы и, следовательно, географической среды в целом.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение биосферы. Без чего она не может функционировать?

2. Что такое предел возмущения экосистемы?

3. Результатом чего является биологическая продукция?

4. Перечислите виды биологической продукции и дайте им определения.

Рекомендуемые источники

Тема: Влияние истощения озонового слоя на получение и потребление биологической продукции

Цель занятия

Оценить степень влияния истощения озонового слоя на получение и потребление биологической продукции.

Общие сведения:

Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км, с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры».

С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4-6% в зимнее время и на 3% - в летнее.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать всe живое на земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ - радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно, поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей раком кожи и др. Так, например, в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д.

 Еще до конца не установлено, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее  связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

Таким образом, истощение озонового слоя планеты ведет к разрушению сложившегося биогенеза океана вследствие гибели планктона в экваториальной зоне, угнетению роста растений, резкому увеличению глазных и раковых заболеваний, а также болезней, связанных с ослаблением иммунной системы человека и животных, повышению окислительной способности атмосферы, коррозии металлов, к снижению получения продукции, что приводит к недополучению питания живыми организмами и т.д.

Задание:

Сколько человек недополучат продуктов питания из-за снижения озона на 3%, если уменьшение озона на 1% снижает интенсивность фотосинтеза также на 1%, площадь пашни в мире 1,5 млрд. га, средняя урожайность зерновых 30 ц/га, а 1 человеку в год требуется 1 т продовольственного и фуражного зерна?

Решение:

        За 1 год при озоновом слое 100% урожай зерновых на 1,5 млрд. га составит:

        1,5 млрд. га  30 ц/га = 45 млрд. ц,

что составляет 4500 млн. т. Значит, таким количеством зерновых можно прокормить 4,5 млрд. человек.

        При снижении озонового слоя на 3% интенсивность фотосинтеза снизится на 3%, поэтому урожайность в среднем будет составлять:

30 ц/га – 0,9 ц/га = 29,1 ц/га,

то есть урожай зерновых составит:

1,5 млрд. га  29,1 ц/га = 43650 млн. ц, или 4365 млн. т.

         Таким количеством можно накормить 4,365 млрд. человек, значит недополучат продуктов питания:

4,5 млрд. чел. – 4,365 млрд. чел. = 135 млн. человек.

Ответ: из-за снижения озона на 3% недополучат продуктов питания 135 млн. человек.

Вывод:

• Основная цель по снижению разрушения озонового слоя в области  транспорта – уменьшение или устранение вредных выбросов в атмосферу или другого негативного воздействия транспортного сектора на окружающую среду.
•   Основная цель в области промышленного развития – уменьшение  до минимума негативного воздействия на атмосферу посредством, в частности, повышения эффективности в сфере производства и в сфере потребления промышленностью всех ресурсов и материалов
• Основной целью в области землепользования является сокращение уровня загрязнения атмосферы и ограничение объема антропогенных выбросов парниковых газов.
• В химической промышленности мы должны сократить производство ХФУ.

Контрольные вопросы

1. Какое явление носит название «озоновая дыра»? Какое происхождение у этого явления?

2. С чем связано истощение озонового слоя?

3. Какие изменения происходят с растительным и животным миром под влиянием ультрафиолетового излучения?

4. К чему может привести истощение озонового слоя?

Рекомендуемые источники

Тема: Расчет величины предотвращенного экологического ущерба (ПЭУ) от снижения загрязнения окружающей среды при антропогенных воздействиях

Цель занятия

Научиться рассчитывать предотвращенный экологический ущерб ПЭУ0.

Общие положения:

Предотвращенный экологический ущерб - оценка в денежной форме возможных отрицательных последствий от загрязнения природной среды, которые удалось избежать в результате природоохранной деятельности, осуществления природоохранных мероприятий и программ, направленных на сохранение или улучшение качественных и количественных параметров, определяющих экологическое качество (состояние) окружающей природной среды в целом и ее отдельных эколого-ресурсных компонентов.

Оценка величины ПЭУ от загрязнения окружающей природной среды проводится на основе региональных показателей удельного ущерба,  представляющих собой удельные стоимостные оценки ущерба на единицу (одна условная тонна) приведенной массы загрязняющих веществ.

Оценка величины предотвращенного экологического ущерба ОПС в результате недопущения к размещению 1 тонны (либо ликвидации размещенных ранее) отходов в результате осуществления природоохранных мероприятий определяется по формулам:

(1)

 – предотвращенный экологический ущерб в результате недопущения к размещению 1 тонны отходов (тыс.руб.) от объектов за счет их:

- использования

- обезвреживания

- передачи другим предприятиям для последующего их использования или обезвреживания

 – предотвращенный экологический ущерб в результате ликвидации (либо сокращения количества) ранее размещенных отходов за счет  вовлечения их в хозяйственный оборот, тыс.руб.

  - показатель удельного ущерба ОПС какого-либо региона в результате размещения 1 тонны отходов IV класса опасности, тыс.руб./т (по табл. 1)

К0 – коэффициент, учитывающий класс опасности загрязняющего вещества, не допущенного (предотвращенного) к попаданию в почву в результате осуществления природоохранных мероприятий(по табл. 2)

 - снижение объемов размещения отходов за счет вовлечения их в хозяйственный оборот в результате осуществления природоохранной деятельности

М0 – объем отходов, не допущенных к размещению (использованных, обезвреженных, либо переданных другим предприятиям), т.

Показатель  - снижение объемов размещения отходов за счет вовлечения их в хозяйственный оборот в результате осуществления природоохранной деятельности рассчитывается по формуле:

Задание:

1. В Уральском экономическом районе (Челябинская обл.) промышленными предприятиями в среднем за год образуются 2,18 т отходов 2-го класса опасности и 3,74 т отходов 3-го класса опасности.
2. В результате обезвреживания масса отходов Пот 2-го класса опасности снизилась на 20%, а 3-го класса – на 28%.

Задание: Рассчитать величину ПЭУ0.

Решение:

Для расчета используется формула (2) для оценки величины предотвращенного экологического ущерба в результате ликвидации (либо сокращения количества) ранее размещенных отходов за счет вовлечения их в хозяйственный оборот, для чего сначала произведем расчет снижения объемов размещения отходов за счет вовлечения их в хозяйственный оборот в результате осуществления природоохранной деятельности:

 т

Рассчитываем оценку величины предотвращенного экологического ущерба:

Ответ: оценка величины предотвращенного экологического ущерба в результате ликвидации (либо сокращения количества) ранее размещенных отходов за счет вовлечения их в хозяйственный оборот равна:

Таблица 1

Показатель удельного ущерба ОПС от размещения 1 т отходов производства и потребления IV класса опасности -

Таблица 2

Коэффициент, учитывающий класс опасности загрязняющих веществ и отходов (К0)

Контрольные вопросы

1. Дайте определение предотвращенного экологического ущерба.

2. На основе чего проводится оценка величины предотвращенного экологического ущерба?

3. Как рассчитывается оценка величины предотвращенного экологического ущерба?

Рекомендуемые источники

1. Ветошкин, А.Г. Технология защиты окружающей среды (теоретические основы) :учеб.пособие / А.Г. Ветошкин, К.Р. Таранцева. – Пенза : Изд-во Пенз. технол. ин-та, 2014. –с. 246:. ил., библиогр.
2. Гранич, Л.С. Экономика природопользования :учеб.пособие / Л.С. Гранич[и др.]. – Саратов : СГТУ, 2004. – 85 с.
3. Макар, С.В. Основы экономики природопользования :учеб.пособие / С.В. Макар. – М. : Институт международного права и экономики им. А.С. Грибоедова, 2008. – 192 с.
4. Голуб, А.А. Экономика природопользования :учеб.пособие / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. М. : Аспект Пресс, 2005. – 188 с.
5. Голуб, А.А. Экономика природных ресурсов :учеб.пособие / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. М. : Аспект Пресс, 2011. – 319 с.
6. Экология и экономика природопользования : учебник для вузов / под ред. Проф. Э.В. Гирусова и В.Н. Лопатина. – 2-е изд. – М. : ЮНИТИ – ДАНА, Единство, 2012. – 519 с.
7. Промышленная экология :учеб.пособие / под ред. В.В. Денисова. – М. : ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2007. – 720 с.
8. Трушина, Т.П. Экологические основы природопользования : учебник / Т.П. Трушина. – 3-е изд. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 416 с.

Тема: Расчет экономической эффективности воздухоохранных мероприятий

Цель занятия

Научиться рассчитывать экономию средств социального страхования.

Основные понятия:

Основным видом воздействия промышленных объектов на состояние воздушного бассейна является загрязнение атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ, которое происходит в результате поступления в него продуктов сгорания топлива, выбросов газообразных и взвешенных веществ от различных производств, выхлопных газов автомобильного транспорта, испарений из емкостей для хранения химических веществ и топлива, пыли из узлов погрузки, разгрузки и сортировки сыпучих строительных материалов, топлива, зерна и т.п.

В соответствии с требованиями федерального закона «Об охране атмосферного воздуха» юридические лица, имеющие источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, должны разрабатывать и осуществлять мероприятия по охране атмосферного воздуха. Производство и использование на территории Российской Федерации технических, технологических установок, транспортных средств допускаются только при наличии сертификатов, устанавливающих соответствие содержания вредных (загрязняющих) веществ в их выбросах техническим нормативам выбросов. Запрещается выброс в атмосферный воздух веществ, степень опасности которых для жизни и здоровья человека и для окружающей природной среды не установлена.

Общая (абсолютная) экономическая эффективность воздухоохранных мероприятий состоит из следующих элементов:

1. экономия средств социального страхования (Эсс)

2. сокращение затрат на здравоохранение (Эз)

3. сокращение затрат на капитальный ремонт основных производственных фондов (Эпф)

4. сокращение затрат на содержание внепроизводственных фондов (Энф).

Экономия средств социального страхования (Эсс) производится по формуле:

 – показатель экономии средств социального страхования при уменьшении заболеваемости населения, проживающего в условиях с пониженной степенью загрязнения атмосферного воздуха, руб .

- средний размер пособия по временной нетрудоспособности ( 5,15 руб./день)

 и  – среднегодовая численность населения (соответственно взрослого и детского), проживающего в условиях пониженной степени загрязненности атмосферного воздуха, тыс.чел.

  и  – сокращение годового количества дней заболеваемости населения (соответственно взрослого и детского на 1000 чел.), проживающего в условиях пониженной степени загрязненности атмосферного воздуха, дн./1000 чел.

Св и Сд – удельный вес болезни населения (соответственно взрослого и детского), оплачиваемый по социальному страхованию, при проживании населения в условиях пониженной степени загрязненности атмосферного воздуха (Св  0,82 и Сд  0,09).

Расчет сокращения затрат на здравоохранение (Эз) производится по формуле:

 – сокращение затрат в здравоохранении при уменьшении заболеваемости населения, руб.

 и  – среднегодовая численность взрослого и детского населения, тыс.чел.

 и  – затраты в здравоохранении на посещение врача при амбулаторном лечении (Зв  1,01 руб.; Зд  1,33 руб.)

 и  – сокращение случаев заболеваемости населения (соответственно взрослого и детского), дни

  и  – количество посещений врача (при амбулаторном лечении) при одном заболевании взрослого или ребенка ( 2,2;  2,4)

 и  – затраты на 1 койко-день при лечении одной болезни в условиях стационара взрослых и детей (Зкв  4,07 руб., Зкд  5,40 руб.)

 и  – сокращение дней пребывания в стационаре при лечении одной болезни у взрослых и детей на 1000 чел., дни.

Расчет сокращения затрат на капитальный ремонт основных производственных фондов производится по формуле:

Эпф – сокращение затрат на капитальный ремонт ОПФ, руб.

К – годовые объемы конструктивных элементов основных производственных фондов, ед.

 - сокращение годовых удельных затрат на капитальный ремонт  и замену конструктивных элементов основных непроизводственных фондов, руб./ед.

Расчет сокращения затрат на капитальный ремонт основных непроизводственных фондов производится по формуле:

 – сокращение затрат на капитальный ремонт основных непроизводственных фондов, руб.

К – годовые объемы конструктивных элементов основных непроизводственных фондов, ед.

 – сокращение годовых удельных затрат на капитальный и текущий ремонт конструктивных элементов основных непроизводственных фондов, руб./ед.

Задание:

1. В двух районах города апробировались системы очистки выбросов (Х1 и Х2).
2. У населения (взрослого и детского) изучалась длительность заболеваний органов дыхания в зависимости от эффективности систем очистки выбросов (табл.)

Задание:

1. Рассчитать экономию средств социального страхования при изменении заболеваемости в двух сравниваемых районах.
2. В каком районе эффективность системы очистки выбросов выше (по результатам экономии средств социального страхования).

Решение:

1. Экономию средств социального страхования рассчитываем по формуле:

Вп – средний размер пособия по временной нетрудоспособности ≈ 5,15 руб/день

Св и Сд – удельный вес болезни соответственно ≈ 0,82 и 0,09

Ответ: экономия средств социального страхования в Х1 = 16979,19 руб;

в Х2 = 20625,75 руб.

Соответственно в районе Х2 эффективность системы очистки выбросов выше.

Контрольные вопросы

1. Что является основным видом воздействия промышленных объектов на состояние воздушного бассейна?

2. Из каких элементов состоит общая (абсолютная) экономическая эффективность воздухоохранных мероприятий?

3. Перечислите основные источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Рекомендуемые источники

1. Ветошкин, А.Г. Технология защиты окружающей среды (теоретические основы) :учеб.пособие / А.Г. Ветошкин, К.Р. Таранцева. – Пенза : Изд-во Пенз. технол. ин-та, 2014. –с. 246:. ил., библиогр.
2. Гранич, Л.С. Экономика природопользования :учеб.пособие / Л.С. Гранич[и др.]. – Саратов : СГТУ, 2004. – 85 с.
3. Макар, С.В. Основы экономики природопользования :учеб.пособие / С.В. Макар. – М. : Институт международного права и экономики им. А.С. Грибоедова, 2008. – 192 с.
4. Голуб, А.А. Экономика природопользования :учеб.пособие / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. М. : Аспект Пресс, 2005. – 188 с.
5. Голуб, А.А. Экономика природных ресурсов :учеб.пособие / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. М. : Аспект Пресс, 2011. – 319 с.
6. Экология и экономика природопользования : учебник для вузов / под ред. Проф. Э.В. Гирусова и В.Н. Лопатина. – 2-е изд. – М. : ЮНИТИ – ДАНА, Единство, 2012. – 519 с.
7. Промышленная экология :учеб.пособие / под ред. В.В. Денисова. – М. : ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2007. – 720 с.
8. Трушина, Т.П. Экологические основы природопользования : учебник / Т.П. Трушина. – 3-е изд. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 416 с.

Приложение 1

Тема: Расчет годовой экономической эффективности водоохранных мероприятий

Цель занятия

Научиться рассчитывать:

- первичный эффект от осуществления водоохранных мероприятий;

- полный экономический эффект;

- чистый экономический эффект;

- общую экономическую эффективность.

Основные понятия:

Первичный эффект от осуществления водоохранных мероприятий () выражает снижение объема загрязнений, сбрасываемых в природные водоемы. Он определяется как разница приведенных объемов сточных вод до и после проведения этих мероприятий:

где  – первичный эффект, м3/год;

С1 и С2 – концентрация отдельного загрязняющего вещества в сточных водах (соответственно до и после осуществления водоохранных мероприятий), мг/л;

ПДК – установленный норматив для данного загрязняющего вещества, мг/л;

V – объем сточных вод, м3/год.

Полный экономический эффект (т.е. предотвращенный эффект) определяется по формуле:

 =

 – полный экономический эффект очищения стоков (бытовых и технических), руб./год;

Эуд – удельный экономический эффект (очистки, доочистки и т.д.), руб./м3.

Чистый экономический эффект по предотвращению загрязнения водных ресурсов определяется как разность полного эффекта и расходов по эксплуатации вновь вводимых водоохранных сооружений по формуле:

Эч = Эп – Р

Эч - чистый экономический эффект, руб

Р- расходы по эксплуатации вновь вводимых водоохранных сооружений, руб.

Общая экономическая эффективность капитальных вложений в мероприятия по предотвращению загрязнения водоема в результате дополнительных сосоружений по доочистке сточных вод определяется по формуле:

Эк – общая экономическая эффективность капитальных вложений, в единицах;

Эп – полный экономический эффект от предотвращения (или уменьшения) потерь на объекте, находящемся в зоне улучшенного состояния ОПС, руб.;

Р – годовые эксплуатационные расходы на обслуживание и содержание основных фондов, вызывающих полный экономический эффект, руб.;

Кг – капитальные вложения в строительство объекта (или группы объектов) средозащитного назначения, руб.

Показатель общей экономической эффективности дополнительных капитальных затрат водоохранного назначения определяется:

Эдк – экономическая эффективность дополнительных капитальных вложений, в единицах;

Ен – нормативный коэффициент капитальных вложений (0,12).

Экономическая эффективность водоохранных мероприятий определяется по формуле:

Эвм - экономическая эффективность водоохранных мероприятий, м3/руб.

Задание:

1. Годовой объем очищаемых сточных вод (V) в двух городах (А и Б) составил соответственно – 167,4 и 194,5 тыс. м3/год
2. Удельный экономический эффект (Эуд) от очистки сточных вод составил соответственно – 110,3 и 99,7 тыс.руб./м3
3. Годовые эксплуатационные расходы (Р) на содержание очистных сооружений в городах А и Б составили соответственно – 103,4 и 172,1 тыс.руб./год.
4. Концентрации и ПДК загрязняющих веществ в сточных водах см.табл.

Задание:

1. Рассчитать первичный эффект очистки сточных вод (∆П) по городам и в целом.
2. Рассчитать полный экономический эффект (Эп) от очистки сточных вод по городам и в целом.
3. Рассчитать чистый экономический эффект (Эч) от очистки сточных вод.
4. Сделать выводы в каком городе показатели экономической эффективности водоохранных мероприятий лучше и почему?

Дано:

VA = 167,4 тыс. м3/год

VБ = 194,5 тыс. м3/год

ЭудА = 110,3 тыс.руб./м3

ЭудБ = 99,7 тыс.руб./м3

РА = 103,4 тыс.руб./год

РБ = 172,1 тыс.руб./год

Найти: ∆П - ? тыс.м3/год

Эп = ? тыс.руб./м3

Эч = ? тыс.руб.

Решение:

1. Первичный эффект от осуществления водоохранных мероприятий (∆П) выражает снижение объема загрязнений, сбрасываемых в природные водоемы и определяется как разница приведенных объемов сточных вод до и после проведения этих мероприятий по формуле:

Город А:

- СПАВ   м3/год

- цинк     м3/год

- фенол    м3/год

Город Б:

- СПАВ   м3/год

- цинк     м3/год

- фенол    м3/год

:

- СПАВ  0,012 + 0,013 = 0,025 м3/год

- цинк     0,007 + 0,007 = 0,014 м3/год

- фенол    0,239 + 0,103 = 0,342 м3/год

2. Полный экономический эффект (т.е. предотвращенный) определяется по формуле:

Эп = Эуд ·

Город А:

- СПАВ  Эп = 110,3· 0,012 = 1,324  руб./м3

- цинк    Эп = 110,3· 0,007 = 0,772 руб./м3

- фенол   Эп = 110,3· 0,239 = 26,362 руб./м3

Город Б:

- СПАВ  Эп = 99,7· 0,013 = 1,296  руб./м3

- цинк    Эп = 99,7· 0,007 = 0,698  руб./м3

- фенол   Эп = 99,7· 0,103 = 10,269  руб./м3

:

- СПАВ  Эп = 1,324 + 1,296 = 2,62  руб./м3

- цинк    Эп = 0,772 + 0,698 = 1,47  руб./м3

- фенол   Эп = 26,362 + 10,269 = 36,63  руб./м3

3. Чистый экономический эффект по предотвращению загрязнения водных ресурсов определяется как разность полного эффекта и расходов по эксплуатации вновь вводимых водоохранных сооружений по формуле:

Эч = Эп – Р

Город А:         Эч = 28,458 – 103,4 = - 74,942 руб.

Город Б:         Эч = 12,263 – 172,1  = - 159,837 руб.

Таким образом, в городе А показатели экономической эффективности водоохранных мероприятий лучше, так как в нем больше полный и чистый экономические эффекты.

Контрольные вопросы

1. Что выражает первичный эффект от осуществления водоохранных мероприятий ()?

2. Как определяется чистый экономический эффект?

3. По каким показателям можно делать вывод об экономической эффективности водоохранных мероприятий?

Рекомендуемые источники

1. Мельник Л. Г. Экологическая экономика: учебник - 3-е изд., испр. и доп. / Л.Г. Мельник. - Сумы: ИТД «Университетская книга», 2006. - 367 с.
2. Арбузов, В.В. Экономика природопользования и природоохраны : учеб.пособие / В.В. Арбузов, Д.П. Грузин, В.И. Симакин. – Пенза : Пензенский государственный университет, 2009. – 251 с.
3. Голуб, А.А. Экономика природопользования : учеб.пособие / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. - М. : Аспект Пресс, 1995. – 188 с. ISBN 5-7567-0011-0
4. Калыгин, В.Г. Промышленная экология : курс лекций / В.Г. Калыгин. – М. : Издательство МНЭПУ, 2011. – 240 с.
5. Макар, С.В. Основы экономики природопользования : учеб.пособие / С.В. Макар. – М. : Институт международного права и экономики им. А.С. Грибоедова, 2008. – 192 с.

Тема: Оценка вклада населения планеты в уменьшение концентрации кислорода

Цель занятия

Расчет потребления кислорода одним человеком и всем человечеством планеты

Общие сведения:

Кислород – основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток – белков, углеводов, липидов и др. В каждом растении или животном кислорода больше, чем любого другого элемента (в среднем). Мышечная ткань человека содержит 16% кислорода, костная ткань 20%, всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержит 43 кг кислорода. В организм животных и человека кислород поступает, в основном, через органы дыхания (свободный О2) и с водой (связанный О2). Потребность организма в кислороде определяется уровнем (интенсивностью) обмена веществ, зависящих от массы и поверхности тела, возраста, пола, характера питания. Небольшие количества кислорода (из так называемых кислородных подушек) дают некоторое время дышать больным, у которых затруднено дыхание. Свободный кислород является побочным продуктом процесса фотосинтеза зеленых растений.

Для расчета потребления кислорода одним человеком в год используется формула:

, где

- плотность кислорода = 1,3 кг/м3

 объем потребленного кислорода, м3/год

, где

 средний объем легких человека = 4 л

 - средняя частота дыхания = 30 дых/мин

 - средний газообмен в легких = 30%

с – период времени = 1440 мин/ сутки

t – период времени = 365 дней

Для оценки вклада населения планеты как потребителя кислорода в уменьшение его концентрации используется формула:

 вклад населения в уменьшение концентрации кислорода, %

 – масса кислорода, потребленная человечеством.  Население планеты N = 5,6 млрд.человек = 5,6109

 – ежегодное уменьшение содержания кислорода в атмосфере = 31011т

Задание:

Содержание кислорода в атмосфере 1,2 1015т, в воздухе = 21%. Оцените вклад населения планеты как потребителя кислорода в уменьшение его концентрации, используя вышеприведенные данные.

Дано:

 = 1,2 1015т

 = 31011т

N = 5,6 млрд.человек = 5,6109

= 4 л

 = 30 дых/мин

 = 30%

с = 1440 мин

t = 365 дней

 = 21%

 = 1,3 кг/м3

DN = ?

Решение

1. Рассчитывается объем потребленного кислорода:

 = 4=3,97 106 л/год = 3,97 103 м3/год

2. Рассчитывается потребления кислорода одним человеком в год

3. Рассчитывается масса кислорода, потребленная человечеством:

4. Производится оценка вклада населения планеты как потребителя кислорода в уменьшение его концентрации

 = 0,097  10%

Контрольные вопросы

1. Дайте определение кислорода.

2. В каком соотношении находится кислород в организме среднего человека?

3. Как образуется свободный кислород?

Рекомендуемые источники

Тема: Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при свободном горении нефти и нефтепродуктов

Цель занятия:

Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при горении нефти и нефтепродуктов

Основные понятия:

Нефть – это смесь различных углеводородов: предельных – парафиновых СnH2n+2 (алканы), нафтеновых – циклопарафиновых CnH2n (цикланы), ароматических CnH2n-6 (арены). Содержание углеводородов в нефти колеблется в пределах 82-87%, водорода – 11-14%, остальное – примеси. Непредельные СnH2n (олефиновые) в нефти не содержатся, а образуются при переработке и являются ценным сырьем для получения полиэтилена и полипропилена и др.

Вредными примесями нефти являются сернистые соединения до 8% (сероводород, сульфиды, меркаптаны, элементарная сера и пирофорные производные). Кислород (до 2%) присутствует в виде нафтеновых и жирных кислот, фенолов и асфальтенов. Кроме этого в нефти содержатся углекислый газ, хлор, йод, фосфор, калий, натрий, азот и др., а также пластовая вода.

Плотность нефти 750-950 кг/м3. Нефть плотностью до 900 кг/м3 называют легкими, а более 900 кг/м3 – тяжелыми. Под плотностью понимают отношение массы вещества при температуре 200С к занимаемому объему.

Процесс горения нефти и нефтепродуктов может возникать при авариях, а также при сжигании некондиционных продуктов или аварийных разливов. Процесс горения нефти сопровождается образованием различных продуктов горения, состав которых зависит от состава нефти и коэффициента избытка воздуха.

Основным продуктом сгорания углеводородов является диоксид углерода СО2, но так как горение диффузионное и воздуха недостаточно, то образуются оксид углерода СО, продукты неполного сгорания – углеводороды различного строения (формальдегид, органические кислоты, бенз(а)пирен и др.), сажа С.

В процессе горения участвует азот, входящий в состав воздуха. При высоких температурах он способен окисляться с образованием оксидов NO, NO2 и др.

Если в состав нефти входят соединения серы (сероводород, меркаптаны, сульфиды и др.), то в процессе горения образуются оксиды серы (SO2, SO3).

Предлагаемый метод расчета выбросов вредных веществ в атмосферу при свободном горении нефти и нефтепродуктов применяется для определения массы вредных веществ, выделяющихся в атмосферу при горении нефти в амбарах, резервуарах, обваловках на водной поверхности и так далее.

Исходные данные:

- тяжелая нефть

 - фонтанирующая нефтяная скважина

- супесь

- загрязняющие вещества:

Диоксид углерода СО2

Оксид углерода СО

Сажа С

Оксиды азота (в пересчете на NO2)

Сероводород H2S

Оксиды серы (в пересчете на SO2)

Синильная кислота HCN

Формальдегид НСНО

Орг. кислоты (в пересчете на СН3СООН)

1. Определить массы вредных веществ, выделяющихся в атмосферу при горении нефти по формуле (1):

         П= К · m · Sср, кг/час,                                        (1)              

где П - масса загрязняющего вещества, выброшенного в атмосферу в единицу времени, кг/час; (выброс загрязняющего вещества);

К - удельный выброс загрязняющего вещества на единицу массы сгоревшего нефтепродукта (нефти), кг (вещества)/ кг (нефти);

m- скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м2·час);

Sсp- средняя поверхность зеркала жидкости, м2.

Величина К определяется при температуре горения меньше либо равной 1300°С и избытке воздуха σ=0.93, что соответствует реальным условиям свободному горению нефти (по Приложению 1).

Скорость выгорания m является практически постоянной величиной для нефти определяется как средняя массовая скорость горения с единицы поверхности зеркала в единицу времени.

Для фонтанирующих скважин:

Scp= 0,7 Q/(с · L) (м2),                                        (2)

где Q- дебит скважины ( производительность скважины по нефти), кг/ч;

с - плотность нефти, т/м3;

L - линейная скорость выгорания нефти, м/ч

Scp=

Рассчитать массу вещества П для каждого загрязняющего вещества (кг/час).

2. Рассчитать массу выброса по формуле:

 M=П · t1 (кг)                                                        (3)

Если время t = 1ч, то М = П (кг).

3. Для расчета выбросов вредных веществ, образующихся при сгорании нефти на открытом грунте используется следующая формула (2) (кг/час):

Мгр = 0,6 ( K · kн ·с · b · S ) / t                                     (4)

где K - удельный выброс, кг/кг (Приложение 1);

kн - коэффициент нефтеемкости грунта  при влажности 20 г/м3;

с - плотность нефти, кг/м3;

b - толщина пропитанного нефтепродуктом слоя почвы, м;

S - площадь нефтяного пятна на почве, м2;

t - время горения нефти от начала до затухания, час;

0,6 - принятый коэффициент полноты сгорания нефтепродукта.

Рассчитать Мгр для каждого загрязняющего вещества.

1. Расчетные величины свести в таблицу:

Сделать вывод.

Приложение 1

Величина удельного выброса загрязняющего вещества на единицу массы сгоревшего нефтепродукта (нефти), кг (вещества)/ кг (нефти)

Исходные данные для расчетов

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой нефть?

2. Какую нефть называют легкой, а какую тяжелой?

3. Назовите основные продукты горения нефти.

4. Как рассчитывать выброс загрязняющего вещества в амбарах, резервуарах?

5. Как происходит горение нефти?

Рекомендуемые источники

1. Тимонин, А.С. Инженерно-экологический справочник. Т.1./А.С. Тимонин. -  Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2013. – 884 с. ISBN 5-89552-073-1
2. Тимонин, А.С. Инженерно-экологический справочник. Т.2. / А.С. Тимонин. -  Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2013. – 884 с. ISBN 5-89552-072-3
3. Тимонин, А.С. Инженерно-экологический справочник. Т.3. / А.С. Тимонин. -  Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2013. – 884 с. ISBN 5-89552-077-34
4. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении/А.М. Когановский  [и др.]. – М.: Химия, 2013. – 288 с.
5. Родионов, А.И. Технологические процессы экологической безопасности: учеб./ А.И. Родионов, В.Н. Клушин, В.Г. Систер. – Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2013. – 884 с. ISBN 5-89552-013-8
6. Внуков, А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов: Справ./А.К. Внуков. – М.: Энергоатомиздат, 2012. – 176 с.: ил. ISBN 5-283-00105-9
7. Рабинович, В.А. Краткий химический справочник: Справ./В.А. Рабинович, З.Я. Хавин; под ред. А.А. Потехина, А.И. Ефимова. – Л.: Химия, 2011. – 432 с. ISBN 5-7245-0703-Х
8. ГН 2.1.5.689-98. ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бутового водопользования. – Утв. 04.03.98 № 9. [www.lawrussia.ru]. – Режим доступа: http:// lawrussia.ru/bigtexts/law_1070/index.htm
9. ГН 1.1.725-98. Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и природных факторов. – Утв. 23.12.98 № 32.– Режим доступа: http:// www.ekoinvest.ru/content/view/53/91/ 
10. ГН 2.2.5.686-98. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны. – Утв. 04.02.98.– Режим доступа: http:// www.ekoinvest.ru/content/view/53/91/
11. Расчет выброса вредных веществ в атмосферу при свободном горении нефти и нефтепродуктов: методика. – Самара : Самарский областной комитет охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, 2006.

Тема: Расчет полигона твердых бытовых отходов (ТБО)

Цель занятия

Расчет общей вместимости полигона ТБО на весь срок его эксплуатации и площади полигона.

Основные понятия:

Одна из современных проблем любого города заключается в утилизации твердых бытовых отходов (ТБО), то есть отходов хозяйственной деятельности населения – уборки, приготовления пищи, крупногабаритные предметы домашнего обихода, отходы текущего ремонта квартир, упаковку, мусор с дворовых территорий, площадей, улиц, отходы ухода за зелеными насаждениями и др.

С увеличением численности населения, развитием экономики  и повышением жизненного уровня увеличивается объем образования отходов производства и потребления. Удаление ТБО обеспечивает санитарную очистку городов и создает необходимые санитарно-эпидемиологические условия существования населенного пункта. В данное время наиболее распространены полигоны, для обезвреживания удаляемых из города ТБО.

На полигонах обеспечивается статическая устойчивость ТБО с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигона.

Полигоны ТБО представляют собой специализированные предприятия или инженерно-экологические комплексы, предназначенные для централизованного приема ТБО, их обезвреживания и захоронения, предотвращающие распространение загрязняющих веществ в компоненты природной среды.

Полигоны ТБО размещают:

-  на землях несельскохозяйственного назначения, непригодных для сельского хозяйства, ухудшенного качества, не занятых зелеными насаждениями;

- на участках, где есть возможность осуществления мероприятий и внедрения инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей природной среды, развитие опасных геологических процессов или других негативных процессов и явлений;

- на участках, прилегающих к городским территориям, если они не включены в жилую застройку в соответствии с генеральным планом развития города на ближайшие 25 лет, а также под перспективную застройку;

- на участках, характеризующихся природной защищенностью подземных вод от загрязнения;

- за границами зон возможного влияния на водозаборы, поверхностные воды, заповедники, курорты и т.д.;

- с учетом розы ветров относительно жилой застройки, зон отдыха и других мест массового пребывания населения за границами санитарно–защитной зоны;

- за границами городов;

Полигоны размещают на расстоянии, не менее:

• 15 км от аэропортов;
• 3 км от границы курортного города, открытых водоемов хозяйственного назначения, объектов, используемых в культурно–оздоровительных целях, заповедников, мест отдыха перелетных птиц, морского побережья;
• 1 км от границы городов;
• 0,5 км от жилой и общественной застройки (санитарно–защитная зона);
• 0,2 км от сельскохозяйственных угодий, автомобильных и железнодорожных путей общей сети;
• 0,05 км от границы леса и лесопосадок, не предназначенных для использования в рекреационных целях.

Предпочтительным для размещения полигона является участок, сложенный глинами или тяжелыми суглинками (при глубине грунтовых вод не менее 2 м). Запрещается использование под полигон болот глубиной более 1 м, а также участков, затопляемых паводковыми водами.

Проектируемый срок эксплуатации полигона – не менее 15-20 лет. Необходимая при этом площадь земельного участка для складирования ТБО зависит от численности обслуживаемого населения и высоты складирования ТБО.

Основными элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО, хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации.

Подъездная дорога соединяет существующую транспортную магистраль с участком складирования ТБО. Подъездная дорога рассчитывается на двустороннее движение. Категория и основные параметры подъездной автодороги определяются в соответствии с расчетной интенсивностью движения, автомобиль/сутки.

Основное сооружение полигона – участок складирования ТБО. Он занимает основную (до 95%) площадь полигона, в зависимости от объема принимаемых ТБО. Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов в течение 3-5 лет, в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс на первые 1-2 года. В первую, вторую и если позволяет площадь участка, в третью очередь складирования отходов ведется на высоту в 2-3 яруса (высота яруса принимается равной 2,0-2,5 м).

Участки складирования должны быть защищены от стоков поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка проектируется водоотводная канава.

На расстоянии 1–2 м от водоотводной канавы размещается ограждение вокруг полигона. По периметру на полосе шириной 5–8 м проектируется посадка деревьев, прокладываются инженерные коммуникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачты электроосвещения; при отсутствии инженерных сооружений на этой полосе отсыпаются кавальеры грунта для использования его на изоляцию ТБО.

Хозяйственная зона проектируется на пересечении подъездной дороги с границей полигона, что обеспечивает возможность эксплуатации зоны на любой стадии заполнения полигона ТБО. В хозяйственной зоне размещаются бытовые и производственные сооружения. Хозяйственная зона занимает, в зависимости от количества принимаемых полигоном ТБО и специальных требований заказчика, площадь – 5-15% от всей площади.

На участке складирования предусматривается создание котлована или траншеи. Глубина котлована, который роют в основании полигона ТБО, зависит от уровня грунтовых вод. Основание днища котлована должно быть на 2 м выше прогнозируемого уровня грунтовых вод.

Грунт, извлекаемый при строительстве из котлована, используется для промежуточной и окончательной изоляции ТБО.

Днище котлована проектируется, как правило, горизонтальным, что обеспечивает распределение фильтрата по всей площади основания полигона ТБО, однако при необходимости оно может быть с небольшим уклоном для стока фильтрата к месту его сбора. В зависимости от рельефа местности и очередности складирования ТБО участок разбивается на несколько котлованов. На участках с уклоном свыше 0,5% проектируется каскад котлованов.

Основание котлована должно иметь слой связанного грунта, к таким относятся глины в естественном состоянии с коэффициентом фильтрации воды не более 10-5 см/с (0,0086 м/сут.) и толщиной не менее 0,5 м.

Складируемые на полигоне ТБО подвергаются уплотнению и изоляции.

Складируют ТБО на рабочей карте, отведенной на данные сутки. Размеры рабочей карты, длина 30-150 м, ширина 5 м. Мусоровозы разгружают ТБО у рабочей карты. Бульдозеры сдвигают ТБО на рабочую карту, создавая слой высотой 0,3-0,5 м.

Уплотнение в 3-4 раза достигается четырехкратным проходом бульдозера (катка) по одному месту. Уплотненный слой ТБО высотой 2 м (12–20 слоев) изолируют грунтом, инертными материалами (отходы строительства, шлаки), вместо грунта возможно использование полученного. из ТБО компоста. Слой промежуточной изоляции 0,15–0,25 м.

На европейских полигонах практикуется ежедневное изоляционное покрытие складируемых ТБО. Для покрытия используют слой грунта толщиной не менее 0,15 м, либо используют химическую пену или полимерные пленки.

Существует две основные технологические схемы складирования ТБО на полигонах: складирование по схеме выравнивания и траншейная. Все другие схемы являются их модификацией.

Отходы по схеме выравнивания слоевой укладкой складируют на ровных участках с уклоном, оврагах и др. Послойная укладка достигается надвигом снизу вверх или сталкиванием с откоса, образованного ТБО.

Наиболее распространенной является технология разравнивания и уплотнения складируемых отходов на полигонах снизу вверх методом «надвига».

Технологическая последовательность операций методом «надвига» по временной подъездной дороге, которая прокладывается у основания уплотненных слоев отходов, следующая.

Мусоровозы разгружаются на суточной карте складирования отходов. После этого бульдозером отходы надвигают снизу вверх до ранее уложенных, далее по карте их разравнивают с дальнейшим уплотнением бульдозером (3-4 прохода). Перемещение отходов надвигом повторяют до заданной ранее отметки. Объемный вес ТБО при этом повышается до 0,8-0,9 т/м3. Толщина уплотняемого слоя не должна превышать 0,5 м.

Общая высота рабочего слоя отходов (независимо от их количества), которые разгружаются ежедневно на суточную карту, должна быть не менее 2 м. Высота слоя, который складируется на ранее уплотненный, должна быть такой же.

Широко применяется технология складирования отходов методом «сталкивания». При котором по временной подъездной дороге, проложенной по верху ранее уложенного яруса уплотненных отходов, мусоровозы разгружаются на суточную карту складирования отходов, после чего их разравнивают в направлении склона с дальнейшим уплотнением бульдозером. Операцию повторяют до выхода высоты рабочего слоя на запланированную отметку. Недостаток этого метода заключается в небезопасной работе бульдозера вблизи склона и в невозможности засыпки изолирующим материалом склона по причине его крутизны.

Траншейная схема применяется в районах с горизонтальным или незначительным уклоном рельефа местности. Преимущество такой системы заключается в том, что всегда есть грунт для укрытия отходов.

Существует несколько способов складирования и обезвреживания отходов по траншейной схеме:

- грунт из траншеи ссыпают вдоль ее края, а траншею заполняют отходами и уплотняют, потом засыпают землей с ее краев;

- выкапывают траншею параллельно той, в которой складируют отходы, и используют грунт из этой траншеи для засыпки отходов;

- траншею выкапывают по частям – по мере заполнения ее продолжают, а грунт используют для засыпки отходов.

Одни из главных достоинств технологии захоронения ТБО на полигонах заключаются в простоте, малых капитальных и эксплуатационных затратах, а также относительная экологическая безопасность для окружающей природной среды.

I. Определение общей вместимости полигона ТБО на весь срок его эксплуатации

1. Определить удельную норму образования У2 (м3/чел·год) отходов через Т лет:

2. Общая вместимость полигона ЕТ, м3:

где N1, N2 - численность населения на момент ввода полигона в эксплуатацию и спустя время Т, чел.;

К1 - коэффициент уплотнения ТБО за весь период Т;

К2 - объем изолирующих слоев грунта;

Т - период эксплуатации полигона до его закрытия, лет.

II. Определение площади полигона:

Основание полигона (или рабочей карты на полигоне) принимается в виде прямоугольника, а форма «холма» отходов – в виде усеченной пирамиды.

1. Из объема пирамиды (V =SH/3) определить ее основание (площадь участка складирования ТБО) S, м2:

2. Вокруг участка складирования отходов должны быть свободная площадь для движения и работы транспорта, механизмов, обслуживающего персонала и подъездных дорог. Поэтому необходимая под полигон площадь Sп (м2) должна быть больше участка складирования Sус для размещения вспомогательной зоны Sдоп и проездных дорог (коэффициент 1,1):

III.Уточнение высоты «холма»ТБО и расчет параметров котловины

Практика показывает, что грунт для изолирующих промежуточных слоев, а в будущем для рекультивационного (верхнего) слоя при закрытии свалки экономически целесообразно заготовлять из котлована под основание участка складирования ТБО.

1. Холм полигона имеет вид усеченной пирамиды. Объем усеченной пирамиды V, м3(«холма» ТБО) можно определить по формуле:

где Sн, Sв- площадь нижнего и верхнего основания пирамиды, м2;

Н – высота пирамиды, м.

Таким образом, общая вместимость полигона ЕТ, м3:

Отсюда, уточняем высоту полигона Нп, м:

Площадь верхнего основания холма полигона представляет форму квадрата. Принять Sв=40×40 м2.

2. Определяем требуемый объем грунта Vг, м3:

3.Глубина котлована НК (м) с учетом откосов (коэффициент 1,1) равна:

4. Оцениваем верхнюю отметку полигона ТБО НВО, м:

Высоту наружного изолирующего слоя грунта принять равным 1 м.

Результаты расчетов свести в таблицу:

Сделать вывод.

Контрольные вопросы