Среднесуточные ПДК некоторых веществ в атмосфере
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра техносферной безопасности
Митриковский А.Я., Козина Ю.А.
ЭКОЛОГИЯ
Методические указания
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ,
САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
для студентов, обучающихся по направлению 270800.62 «Строительство»
профиль подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех
форм обучения
Тюмень, 2014
УДК-502
М-67
Митриковский А.Я. Методические указания к выполнению контрольных и практических работ для студентов направления 270800.62 «Строительство», профиль подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения.
/А.Я.Митриковский, Ю.А.Козина – Тюмень РНО ФГБОУ «ТюмГАСУ» - 2014 – с.
Методические указания разработаны на основании рабочих программ ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ» дисциплины «Экология» для студентов направления 270800.62 «Строительство», профиль подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения.
Методические указания содержат вопросы для самостоятельной и контрольной работы и варианты задач, направленных на закрепление теоретического материала.
Рецензент: Захарова Е.В.
|
|
Тираж:
Заказ №
ФГБОУ ВПО «Тюменский Государственный Архитектурно-Строительный Университет».
Митриковский А.Я., Козина Ю.А.
РИО ФГБОУ «Тюменский Государственный Архитектурно-Строительный Университет».
Содержание
Введение………………………………………………………………………………………….4
Указания к выполнению контрольной работы………………………………………………...5
Варианты задач…………………………………………………………………………………..6
Вопросы для контрольной и самостоятельной работы………………………………………16
Тестовые задания……………………………………………………………………………….17
Библиографический список……………………………………………………………………34
Введение
В современный период экология имеет комплексное межнаучное направление, изучающее глобальное влияние техники и технологий производства на все живые организмы окружающей природной среды, в том числе и человека. Комплексное решение экологических проблем возможно лишь при гармоническом взаимоотношении общества и природы.
Важно учитывать вопросы экологии при проектировании строительства и эксплуатации газопроводов и иных объектовтеплоснабжения и других коммуникаций. Данные методические указания охватывают как вопросы общей экологии, так и вопросы отраслевой экологии.
|
|
Методические указания предназначены для студентов направления 270800.62 «Строительство», профиль подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения. В процессе изучения дисциплины студенты должны обладать следующими компетенциями:
Профессиональными:
ПК-4- способность понимать сущность и значение современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности;
ПК-7- владеть одним из иностранных языков на уровне профессионального обучения и письменного перевода;
ПК-8- владеть основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий: аварий, катастроф, стихийных бедствий.
При изучении данной дисциплины особое внимание уделяется индивидуальной работе студентов и полной их самостоятельности. В заданиях отмечены все разделы дисциплины, предусмотренные программой.
Указания к выполнению контрольной работы
Контрольная работа по экологии выполняется по варианту, номер которого находится в соответствии с последней цифрой учебного шифра (номер зачетной книжки студента).
|
|
Контрольная работа выполняется на листах формата А4 и включает:
- титульный лист, где указывается министерство, наименование учебного заведения, кафедру, дисциплину, Ф.И.О. студента, курс, специальность, шифр зачетной книжки, Ф.И.О. проверяющего, город и год выполнения;
- содержание (располагается после титульного листа), где проводится перечень вопросов и задача с указанием страницы.
Таблицы вариантов
Вариант | Вопросы |
1 | 1,11,21 |
2 | 2,12,22 |
3 | 3,13,23 |
4 | 4,14,24 |
5 | 5,15,25 |
6 | 6,16,26 |
7 | 7,17,27 |
8 | 8,18,28 |
9 | 9,19,29 |
10 | 10,20,30 |
Варианты задач
ВАРИАНТ 1
Для сравнительного анализа экологического состояния среды и антропогенного воздействия на окружающую природную среду, часто используют Комплексные показатели, характеризующие производственный потенциал территории и антропогенное воздействие на экологические системы. Эти показатели имеют самостоятельное значение и вместе с тем связаны между собой.
По данным таблицы 1 определить комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА) по ингредиентам, и суммарный индекс по следующей формуле:
|
|
n - число примесей;
i- примесь определенного вещества;
gi- среднегодовая концентрация примеси (мг/м3);
ПДКС С. - среднесуточная концентрация соответствующего вещества (мг/м );
с - константа принимающая следующие значения:
1 класс опасности вещества - 1,7;
2 класс опасности вещества -1,3;
3 класс опасности вещества - 1,0;
4 класс опасности вещества - 0,9.
Среднесуточные ПДК некоторых веществ в атмосфере
Примеси | gi, мг/м3 | ПДКс.с, мг/м3 | Класс опасности вещества |
Взвешенные вещества | 0,1 | 0,15 | 3-4 |
Диоксид серы | 0,001 | 0,05 | 3 |
Оксид углерода | 3,0 | 3,0 | 4 |
Диоксид азота | 0,08 | 0,04 | 3 |
Оксид азота | 0,06 | 0,06 | 3 |
Фенол | 0,007 | 0,003 | 2 |
Сажа | 0,01 | 0,05 | 3 |
Водород цианистый | 0,001 | 0,001 | 1 |
Бензапирен | 0,9*10-6 | 1*10-6 | 1 |
Кадмий | 0,87*10-3 | 1*10-3 | 1 |
Ртуть | 0,02*10-2 | 1*10-3 | 1 |
Свинец | 0,01*10-3 | 0,3*10-3 | 1 |
Хром | 0,04*10-3 | 0,78*10-3 | 1 |
ВАРИАНТ 2
Оценить срок исчерпания природных ресурсов, если известен уровень добычи ресурса в текущем году, а потребление ресурса в последующие годы будет возрастать с заданной скоростью прироста ежегодного потребления.
1. Для расчета запаса ресурса (Qмлр.т.) используются формулой:
Q= ;
Q - запас ресурса, млрд, т.;
g- годовая добыча ресурсов, млрд.т/год;
ТР - прирост потребления ресурса;
t- число лет.
2. Логарифмическое выражение для (Q) дает следующую формулу расчета срока исчерпания ресурса (t):
t = ;
Данные для решения задачи взять из таблицы 2.
Таблица 2
Исходные данные | Каменный уголь | Природный газ | Нефть | Железо | Медь | Цинк | Уран |
Запас ресурса (Q), млрд.т. | 6800 | 280 | 250 | 12000 | 0,6 | 0,3 | 300 |
Добыча ресурса (g), млрд.т/год | 3,9 | 1,7 | 3,5 | 0,8 | 0,08 | 0,06 | 0,2 |
Прирост объема потребления ресурса (ТР), % в год | 2 | 1,5 | 2 | 2,5 | 1,3 | 1,3 | 2 |
По результатам решения задачи сделать вывод о сроке исчерпаемости того или иного полезного ископаемого.
ВАРИАНТ 3
Тепловая электростанция выбрасывает в атмосферу M1 = 15 т/час диоксида серы, М2 = 9 т/час диоксида азота. Температура газовоздушной смеси Tj=123 °С. Высота трубы Н = 150 м, диаметр устья трубы Д = 5 м, средняя скорость выхода газовоздушной смеси W0=10 м/с. Электростанция расположена в Воронежской области ( коэффициент А = 140). Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца года Т = 23 °С. Коэффициент (η) принять равным 1. Коэффициент (F) принять равным 2,5.
1. Определить величину максимальной приземной концентрации вредных веществ (См) при горячем выбросе по формуле:
См = ;
См - максимальная предельная концентрация вредного вещества (мг/м3);
М - масса примеси (вредного вещества) выбрасываемая в атмосферу (г/с);
А - коэффициент температурной стратификации;
F- безразмерный коэффициент учитывающий дисперсность выбрасываемой примеси;
Н - высота трубы (м);
V1 - объемная скорость выхода газовоздушной смеси из трубы (м3/с), которая вычисляется по формуле:
V1 = 0.785Д2 W0;
∆Т – разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой атмосферного воздуха (0С);
m, n – коэффициент, учитывающий условие выхода газовоздушной смеси.
Величину коэффициента (m)определяют по формуле:
m= ;
Параметр (f) вычисляют по формуле:
;
Значение безразмерного коэффициента (n) определяют в зависимости от величины (VM) который вычисляют по формуле:
;
а) при VM≥ 2, n = 1;
б) при 0,5 ≤VM< 2, n= 0,532V2m- 2,13VM+ 3,13;
в) при VM<0,5, n=4,4V2m.
2. Определить расстояние от источника выбросов, на котором достигается максимальная приземная концентрация вредных веществ – XMпо формуле:
;
а) для нагретых выбросов:
при VM ≤ 0,5, d = 2.48 (1 + 0.28 );
при 0,5< VM≤ 2, d = 7 (1 + 0,28 );
при VM> 2, d = 4.95 VM (l +0,28 );
3. См и Хм определяем для каждого загрязняющего вещества выбрасываемой смеси.
ВАРИАНТ 4
Определить концентрацию загрязняющих веществ золы, диоксида азота, сажи на заданном расстоянии (х) 800 м и 500 м. Максимальная концентрация (Сmах) при этом составили: золе — 0,8 мг/м3; саже — 0,25 мг/м3, диоксид азота - 0,31 мг/ м3, расстояние (Хmах) на котором эти концентрации достигали своих значений (Сmах) соответственно составит:
для золы - 400 м,
для N02 — 750 м;
для сажи - 550 м.
Концентрацию (С) на заданном расстоянии (800 и 500 м) определяют для каждого компонента выбрасываемой смеси по формуле:
,
С — концентрация загрязняющих веществ на заданном расстоянии (мг/м3);
Сmax - максимальная приземная концентрация (мг/м3);
Si - безразмерная величина, зависящая от значения коэффициента (F) и отношения (Х/Хmах), которое обозначается через коэффициент (а), т.е. (Х/Хmах = а );
, при 1< ≤8;
, при F<1.5 и 𝛼>8
, при F>1.5 и 𝛼>8
Значение коэффициента (F) для золы, сажи принять равным 2,58; диоксида азота - 1.
После проведения расчетов сделать вывод о величине концентрации загрязняющих веществ на расстоянии 800 и 500 м.
ВАРИАНТ 5
Рассчитать величины ПДВ, в случае несоответствия существующих выбросов нормативным требованиям и принять техническое решение для снижения выбросов. Все источники выбросов сосредоточены в одной точке. Жилая застройка начинается сразу за территорией предприятия. ∆Т = 0 (т.е. выброс холодный), А = 140, η= 1, Сф = 0,2ПДКc.c. Коэффициент пылеочистки MgC03 составляет менее 75%, для ВаСl2> 90%. Высота трубы составляет 105м. ПДКс.с.(МgСОз) = 0,05 мг/м3; ПДКc.c.( ВаСl2) = 0,004 мг/м3; диаметр грубы составляет 2,0 м. Коэффициенты (n) для данного варианта принять равным 1, рельеф местности ровный, коэффициент (F) для MgC03 = 3, для ВаСl2 =2; коэффициент (η) = 1, масса выброса (М) составили для MgC03 - 12 г/с; ВаСl2 - 10 г/с. Предельнодопустимый выброс для холодных источниковопределяется по формуле:
, г/с
ПДКi - предельнодопустимая концентрация выбрасываемого вещества, мг/м3;
Сфi — фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3;
Н - высота трубы, м;
М - масса выброса загрязняющего вещества, г/c;
F - коэффициент, характеризующий скорость оседания частиц, который также зависит от степени пылеочистки;
D - диаметр трубы, м;
V1 - общая скорость выхода газовоздушной смеси (м3/с), которая вычисляется по формуле:
,
W0 - средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси, принять равным (5 м/с).
После проведения расчетов сравнить -полученное значение ПДВ с ПДКС.С. выбрасываемых веществ и в случае если ПДВ будет больше ПДКС.С. выбрасываемых веществ, принять техническое решение по снижению выбросов в атмосферу.
ВАРИАНТ 6
Тепловая электростанция выбрасывает в атмосферу следующие компоненты: диоксид серы - 12 г/с; диоксид азота - 15 г/с. Диаметр устья трубы D=5 м. Средняя скорость выхода газовоздушной смеси W0 = 8 м/с. Коэффициент А = 140, коэффициент (η) принять равным 12. Определить минимальную высоту трубы (Н) при которой концентрация вредных веществ не превышает ПДКС.С.Температура газовоздушной смеси равна 140°С. Температура наружного воздуха составляет 23°С. Минимальная высота (Н) определяется по формуле:
,
Если при найденном значенииH ≤ W0 , то оно является окончательным. В противном случае предварительное значение минимальной высоты определяется по формуле:
,
H- высота трубы, м;
А - коэффициент температурной стратификации;
М - масса выброса вредных веществ, г/с;
ПДК - предельнодопустимая концентрация среднесуточная, мг/м3;
Сф - фоновая концентрация вредных веществ, вычисляется по следующему выражению:
(соответствующего вещества);
V1- объемный выход газовоздушной смеси или объемная скорость, (м3/с) определяется по формуле:
;
∆Т - разница между температурой выбрасываемой смеси и температурой наружного воздуха.
ПДКсс(диоксида серы) — 0,05 мг/м3,
ПДКсс(диоксида азота) — 0,04 мг/м3,
Высоты труб рассчитать для компонентов выбрасываемых данным предприятием.
Коэффициент (F) принять равным 1.
ВАРИАНТ 7
Предприятие «Ресурс» специализирующее на производстве строительных материалов и выбрасывает в атмосферу следующие вещества акролеин - 6,3 г/с; зола - 5,4 г/с; окислы азота - 2,0 г/с. Высота трубы составляет 23 м, диаметр трубы 1,9 м, температура выбрасываемой смеси составляет 105°С, температура наружного воздуха составляет 23°С. Коэффициенты (m и n) принять равным 2, коэффициент η= 1. Определить минимальный метеорологический коэффициент разбавления по следующей формуле:
,
М - масса выбрасываемого вещества в атмосферный воздух;
См - максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое воздуха, которая рассчитывается по формуле:
,
См - максимальная приземная концентрация вредных веществ выбрасываемых предприятием «Ресурс», мг/м3;
Н - высота трубы, (м);
∆Т - разница между температурой выбрасываемой смеси и температурой наружного воздуха;
V1- объемная скорость выхода выбрасываемой смеси (м3/с);
А - коэффициент температурной стратификации (для данного варианта принять равным 200);
mи n— коэффициенты, характеризующие условия выхода выбрасываемой смеси;
η - коэффициент, характеризующий рельеф местности, где расположено предприятие «Ресурс».
V1 (объемная скорость) рассчитывается по следующей формуле:
,
D - диаметр трубы, (м);
Wcp - средняя линейная скорость выхода выбрасываемой смеси (для данного варианта принять равную 10 м/с).
Минимальный коэффициент разбавления (Kpmin) и (См) рассчитать для всех компонентов выбрасываемых предприятием «Ресурс».
Минимальный коэффициент разбавления (Kpmin) показывает в каком соотношении необходимо разбавить воздухом выбрасываемую смесь, чтобы концентрация данной смеси не превышали ПДКС.С. После проведения расчетов сделать вывод по определенным параметрам.
ВАРИАНТ 8
Предприятие «Протон» выбрасывает в атмосферу воздух следующие компоненты акролеин - 6,3 г/с; зола - 5,4 г/с. Высота трубы Н = 23 м, диаметр D = 1,9 м, разность температур ∆Т (разность температур между температурой выбрасываемой смеси и температурой наружного воздуха) составляет 80°С. Wcp (средняя линейная скорость выхода смеси) м/сек, принять равную 4 м/сек, коэффициент F (коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе) принять равным для акролеина - 2; золы - 2,5. Определить опасную скорость ветра (Umax) при которой достигается на расстоянии (Хmах) от источника выбросов максимально возможное значение концентрации загрязняющего вещества.
Решение
1. Определяем объемную скорость (объем) выхода смеси загрязняющих веществ в атмосферный воздух по формуле:
, (м3/с)
2. Находим значение вспомогательного коэффициента (r) по формуле:
3. Определяем значение коэффициента (g) по формуле:
4. Рассчитываем расстояние (Хм) от источника выбросов (для каждого выбрасываемого компонента), на котором достигается максимальная приземная концентрация (С), по формуле:
k - безразмерный коэффициент, рассчитываемый с помощью следующих формул:
для r> 100
, при g≤0.5;
, при 0,5 < g ≤2;
, при g > 2.
для r≥ 100
= 5.7, при g ≤ 0,5;
= 11.4 g, при 0,5 < g ≤ 2;
= 16 , при g > 2.
5. Опасная скорость ветра (Umax) м/с, при которой достигается на расстоянии (Хmах) от источника выбросов максимально возможное значение загрязняющего вещества (Сmах), определяется по следующим формулам:
для г < 100
Umах =0.5, при g≤ 0,5;
Umах =g, при 0,5<g 2;
Umах = g(1 + 0.28 ), при g > 2;
для г > 100
Umах =0.5, при g≤ 0,5;
Umах =g, при 0,5<g 2;
Umах =2.2g, при g > 2.
После проведения расчетов сделать выводы (по выбрасываемым компонентам) об опасной скорости ветра и расстоянии от источника выброса, на котором может достигаться максимальная приземная концентрация этих веществ.
ВАРИАНТ 9
Предприятие «Сигма» специализирующее на производстве нефтегазового оборудования выбрасывает в атмосферу следующие вещества (mi) аммиак - 10,5 т/год; диоксид серы - 12 т/год; окислы азота - 20 т/год. Высота трубы предприятия составляет 24 м, температура выбрасываемой смеси 110°С, температура каждого воздуха составляет 24°С. ПДК(аммиака) = 0,04 мг/м3 ; ПДК(SО2) = 0,05 мг/м3 , ПДК(NO) = 0,04 мг/м3, ПДК(CO2) = 3 мг/м3. Определить экономический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами предприятия «Сигма» (по ингредиентам) по следующей формуле:
Уатм - экономический ущерб от загрязнения атмосферы (руб/год);
- константа, численное значение для данного варианта принять следующие: аммиак - 260 руб/т; диоксид азота - 260 руб/т; диоксид серы - 300 руб/т;
- коэффициент относительной опасности, зависящий от типа загрязненной территории;
fi - безразмерный множитель, учитывающий характер рассеивания веществ в атмосфере;
Мi - приведенная масса выброса загрязняющего вещества (условных т/год);
N - количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.
1. Определяем коэффициент ( по формуле:
W3A3 - общая площадь территории принять равную 258,1 км2 ;
W1 - площадь промышленного предприятия (23,9 км2);
W2 - площадь территории населенных мест (101,3 км2);
W3 - территория пашни (приусадебных участков), 40,3 км2.
Коэффициенты ( ) имеют следующие значения:
(населенных мест) = 4,8;
(пром. предприятия) = 4,0;
(территория пашни) = 0,25;
L - количество территорий попавших под загрязнения ( в данном варианте равное 3, смотри выше).
2. Рассчитываем коэффициент (fi), учитывающий характер рассеивания загрязняющего вещества в атмосфере:
а) для газообразных загрязняющих веществ и мелкодисперсных веществ со скоростью оседания 1 м/сек (акролеин, аммиак, диоксид серы, окислы азота, окислы углерода, фенол, формальдегид и др.):
u - скорость ветра (м/с), в данном варианте принять 3 м/с;
Н - геометрическая высота трубы, м;
Z - поправка на тепловой подъем факела выброса в атмосфере, которая рассчитывается по формуле:
∆Т - разница между температурой выбрасываемой смеси и температурой наружного воздуха.
3. Определяем приведенную массу годового выброса загрязняющих веществ по формуле:
mi– масса выбрасываемого компонента, т/год;
аi - показатель относительной агрессивности загрязняющих веществ рассчитывается по формуле:
ПДКСО2 - в атмосфере принимаем равной 3 мг/м3;
ПДКi - предельнодопустимые концентрации выбрасываемых веществ на предприятии «Сигма».
Экономический ущерб от загрязнения атмосферы предприятием «Сигма» рассчитать по ингредиентам, а также суммарный экономический ущерб нанесенный предприятием выбросами в атмосферу.
ВАРИАНТ 10
Предприятие «Прогресс» выбрасывает в атмосферный воздух следующие компоненты: ртуть - 1,2 г/с; свинец 1,0 г/с. Диаметр трубы (D) составляет 1,0 м; высота трубы (Н) = 25 м. Определить ТПВ (требуемое потребление воздуха) и параметр разбавления (R).
1. ТПВ - это требуемое потребление воздуха (объем воздуха), в котором
необходимо разбавить выбрасываемую смесь в атмосферный воздух, чтобы
довести ее концентрацию до 1 ПДКСС и рассчитывается по следующей формуле:
, (м3/с)
Mi— масса выбрасываемого вещества, г/с;
ПДКi - предельнодопустимая концентрация средняя суточная мг/м3;
ПДК(свинец) = 0,0003 мг/м3;
ПДК(ртуть) = 0,0003 мг/м3.
2. Параметр разбавления газовоздушной смеси (R) определяем по формуле:
Di - диаметр трубы устья (м);
Hi - высота трубы (м);
gi - концентрация примеси выбрасываемого вещества в устье источника (мг/м3), которая определяется по формуле:
Mi - масса вещества выбрасываемого в атмосферный воздух (г/с),
Vi - объемная скорость (объем) выхода газовоздушной смеси (м3/с), рассчитываем по формуле:
D - диаметр устья трубы (м);
Wcp - средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси (м/с), в данном варианте принять равную 6,5 м/с.
Вопросы для выполнения контрольной работы
1. Предмет и задачи экологии.
2. Определение и структура биосферы. Атмосфера, ее определение, строение и химический состав.
3. Гидросфера, ее определение, строение и химический состав.
4. Литосфера, ее определение, строение и химический состав.
5. Основные среды жизни.
6. Структура и динамика популяций, ее определение.
7. Понятие о биоценозе.
8. Понятие об экосистемах.
9. Круговорот веществ и экосистемах.
10.Общие черты современного экологического кризиса.
11 .Классификация природных ресурсов.
12. Мониторинг окружающей среды, определение и состав. Показатели наблюдения.
13. Классификация отходовстроительной промышленности.
14. Безотходные и малоотходные технологии в производстве строительных материалов.
15.Основные загрязнители окружающей среды.
16.Основные загрязнители окружающей среды в производстве строительных материалов.
17.Загрязнение атмосферы и методикарасчета загрязнения.
18.Загрязнение водного бассейна и методы очистки.
19.Источники загрязнения литосферы.
20.Экологическийпаспорт промышленного предприятия.
21.Экологические принципы рационального использования природных ресурсов.
22. Экологический механизм управления природопользованием.
23. Ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов.
24. Профессиональная ответственность, экологические правоотношения.
25. Источники и объекты экологического права.
26.Экологический ущерб.
27. Методика определения ущерба.
28. Международно-правовые принципы.
29.Объекты международного сотрудничества.
30.Международные организации и конференции.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 556; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!