Глобальные проблемы, вызванные загрязнением окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИИТ

Российская открытая академия транспорта

Кафедра «Орана труда»

Дисциплина «Экология»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

1. Глобальные проблемы, вызванные загрязнением окружающей среды

Загрязнение атмосферы.

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду.

Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроницающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы. В последние годы получены данные о существенной роли для охраны биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности. Воздух жилищ и рабочих зон имеет большое значение из-за того, что человек проводит здесь значительную часть времени. Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биосферу, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.

Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы. По данным эколого-геохимического картирования разных масштабов, талые (снеговые) вода Русской равнины по сравнению с поверхностными и подземными водами и многих районах заметно (в несколько раз) обогащены нитрит - и аммоний - ионами, сурьмой, кадмием, ртутью, молибденом, цинком, свинцом, вольфрамом, бериллием, хромом, никелем, марганцем. Особенно отчетливо это проявляется по отношению к подземным водам Сибирскими экологами-геохимиками выявлено обогащение ртутью а снеговых вод сравнительно с поверхностными водами в бассейне р.Катунь Кураиско-Сарасинская ртутно-рудная зона Горного Алтая. Процессы и источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди антропогенных к наиболее опасным процессам относятсясгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа, угля. Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы -вулканическая и флюидная активность Земли Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ ввоздушном бассейне.

Загрязнение водных ресурсов.

Вода - одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы. В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стратегическое значение. Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что подземная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей как поверхностного, так и глубинного происхождения. Долговременный, во многих случаях необратимый характер имеет загрязнение бессточных водоемов суши.

Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды микро-организмами, которые относятся к патогенным и могут вызвать вспышки разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и животных.

Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта процессы загрязняют не только поверхностные воды (бессточные водоемы и внутренние моря, водотоки), но и подземную гидросферу (артезианские бассейны, гидрогеологические массивы), Мировой океан (в особенности акватории и шельфы).

Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть существенным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее десятилетие.

Загрязнение литосферы.

Как известно, суша в настоящее время составляет 1/6 планеты ту часть планеты, на которой и обитает человек. Именно поэтому очень важна охрана литосферы. Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т. И все это меньше чем на 6 млрд. человек!

Другие загрязнения.

Твердые бытовые отходы (ТБО) чрезвычайно опасны и разнородны по составу: пищевые остатки, бумага, металлолом, резина, стекло, древесина, ткань, синтетические и другие вещества. Пищевые остатки привлекают птиц, грызунов, крупных животных, трупы которых являются источником бактерий и вирусов. Атмосферные осадки, солнечная радиация и выделение тепла в связи с поверхностными, подземными пожарами, возгораниями, способствуют протеканию на полигонах ТБО не предсказуемых физико-химических и биохимических процессов, продуктами которых являются многочисленные токсичные химические соединения в жидком, твердом и газообразном состояниях. Биогенное воздействие ТБО выражается в том, что отходы благоприятны для размножения насекомых, птиц, грызунов, других млекопитающих, микроорганизмов. При этом птицы и насекомые являются разносчиками болезнетворных бактерий и вирусов па большие расстояния.

Гибель и вырубка лесов.

Одна из причин гибели лесов во многих регионах мира кислотные дожди, главными виновниками которых являются электростанции. Выбросы двуокиси серы и перенос их на большие расстояния приводят к выпадению таких дождей далеко от источников выбросов. В Австрии, на востоке Канады, в Нидерландах и Швеции более 60 % серы, выпадающей на их территории, приходятся на внешние источники, а в Порве1ии даже 75 %. Другими примерами переноса кислот на большие расстояния являются выпадение кислотных дождей на таких отдаленных островах в Атлантическом океане, как Бермудские, и кислотного снега в Арктике.

За последние 20 лет (1970 - 1990) мир потерял почти 200 миллионов гектаров лесных массивов, что равно площади США восточнее Миссисипи. Особенно большую экологическую угрозу представляет истощение тропических лесов - "легких планеты" и основного источника биологического разнообразия планеты. Там ежегодно вырубается или сжигается примерно 200 тысяч квадратных километров, а значит, исчезает 100 тысяч видов растений и животных. Особо быстро этот процесс идет в самых богатых тропическими лесами регионах Амазонии и Индонезии.

2. Источники загрязнения воды на объектах железнодорожного транспорта. Показатели качества воды

Ежегодно из пассажирских вагонов на каждый километр пути выливается до 200 м³ сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 тонн сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме того, очистка путей от мусора связана со значительными материальными издержками. Решить проблему можно использованием в пассажирских вагонах аккумулирующих ёмкостей для сборов стоков и мусора или установкой в них специальных очистных сооружений.

При мытье подвижного железнодорожного состава в почву и водоёмы переходят вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Содержание нефтепродуктов в сточных водах при мытье локомотивов, фенолов при мытье цистерн из-под нефти превышают предельно допустимые концентрации. Многократно превышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости дизелей локомотивов. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава.

3. Охрана недр и ландшафтов. Принципы природопользования и охрана минеральных природных ресурсов

Ни одна проблема, пожалуй, не волнует сегодня человечество так, как топливо. Топливо - основа энергетики, промышленности, сельского хозяйства, транспорта. Без топлива немыслима жизнь людей.

Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных ресурсов должны предусматривать:

рациональную стратегию борьбы с вредителями, знание и соблюдение агротехнических приемов, дозировку минеральных удобрений, хорошее знание экологических агроцензов и процессов, происходящих в них, а также на их границах с природными системами;

совершенствование технологии и добычи природных ресурсов;

максимально полное и комплексное извлечение из месторождения всех полезных компонентов;

рекультивацию земель после использования месторождений;

экономичное и безотходное использование сырья в производстве;

глубокую очистку и технологии использования отходов производства;

вторичное использование материалов после выхода изделий из употребления;

использование технологий, позволяющих извлечение рассеянных минеральных веществ;

использование природных и ископаемых заменителей дефицитных минеральных соединений;

замкнутые циклы производства (разработку и применение);

применение энергосберегающих технологий;

разработку и использование новых экологически чистых источников энергии.

Бытовые и промышленные сточные воды подвергаются механической, физической и биологической обработке. Биологическая очистка заключается в разрушении растворенных органических веществ микроорганизмами. Вода пропускается через специальные резервуары, содержащие только так называемый активный ил, в который входят микроорганизмы окисляющие фенолы, жирные кислоты, спирты, углеводороды, и т. д.

Очистка сточных вод не решает всех проблем. Поэтому все больше предприятий переходит на новую технологию - замкнутый цикл, при котором очищенная вода вновь поступает в производство. Новые технологические процессы позволяют в десятки раз сократить количество воды, необходимое для промышленных целей.

Охрана недр заключается прежде всего в предотвращении непроизводительных затрат органических ресурсов в комплексном их использовании. Например, много каменного угля теряется при подземных пожарах, горючий газ сгорает в факелах на нефтепромыслах. Разработка технологии комплексного извлечения металлов из руд позволяет получать дополнительно такие ценные элементы, как титан, кобальт, вольфрам, молибден и др.

Статья 42 Конституции Российской Федерации (1993) гарантирует право гражданина России на благоприятную окружающую среду и достоверную информацию о ней. Но перед человеком встает вопрос, как он может реально защитить свое конкретное конституционное право. Не вызывает сомнений, что любые действия группы людей всегда более результативны, чем действия отдельного человека

Задача № 1.

Определить величину предельно допустимого выброса (ПДВ) несгоревших мелких частиц топлива (сажи), выбрасываемых из трубы котельной. Рассчитать максимально допустимую концентрацию сажи около устья трубы.

Исходные данные:

Фоновая концентрация сажи в приземном воздухе Сф = 0.005 мг/м3;

Масса сажи, выбрасываемой в атмосферу: М = 2.7 г/с;

Объём газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы: Q = 5.7 м3/с;

Разность между температурой выбрасываемой смеси и температурой окружающего воздуха: ДT = 52o C

Высота трубы: H = 28 м;

Диаметр устья трубы: D = 1 м;

Решение:

1. Предельно допустимый выброс ПДВ, г/с, нагретого вредного вещества из трубы в атмосферу, при котором содержание его в приземном слое не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК), определяется по формуле:

где ПДК = 0,15 мг/м3 - максимальная разовая предельно допустимая концентрация (принимается по прил. 2);

F - коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для крупнодисперсной пыли F= 2,5);

А=140 - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (принять по прил.1 для региона проживания студента);

з - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае ровной местности з = 1);

m, n- безразмерные коэффициенты, вычисляемые согласно п. 2.

2. Для определения См необходимо рассчитать:

среднюю скорость wо, м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса

значения коэффициентов m и n определить в зависимости от параметров f и wo, м/с:

коэффициент m определить в зависимости от f по формуле:

коэффициент n определить в зависимости от величины нм: при 0,5? нм< 2

определим значение ПДВ:

3. Для возможности сравнения с фактической (измеряемой приборами), рассчитать величину максимально допустимой концентрации сажи в выбросах около устья трубы , г/м3:

Вывод: фактический выброс не превышает максимально допустимой концентрации сажи около устья трубы.

Задача № 2.

Сравнить эффект очистки производственных сточных вод от растворимых примесей на одно- и многоступенчатой сорбционной установке.

Исходные данные:

Расход сточных вод Q: 19 м3/ч

Доза сорбента Сс = 1.65 кг/м3

Количество ступеней в сорбционной установке n = 4

Начальная концентрация сорбата в сточных водах Сн = 0.29 кг/м3

Необходимая степень очистки сточных вод в сорбционной установке: 98 %

Решение:

Определяем расход сорбента, кг/ч, при очистке сточных вод в одноступенчатой установке:

Определяем расход сорбента, кг/ч, на каждой ступени при многоступенчатой очистке сточных вод:

Определяем концентрацию сорбата (поглощаемого вещества) в сточных водах после двух вариантов очистки одноступенчатой (i = 1) и многоступенчатой (i = n):

где адсорбционную константу распределения сорбата между сорбентом и раствором примем Кадс = 8000 м3/кг

Определяем эффект очистки сточных вод соответственно на одно- и многоступенчатой сорбционной установке:

Вывод: эффект очистки сточных вод в многоступенчатой сорбционной установке не достаточно эффективен.

Задача № 3.

Рассчитать время осветления сточных вод от взвешенных частиц, основные размеры отстойника и массу уловленного осадка

Исходные данные:

Объем сточных вод, подлежащих очистке: Q =8000 м3/сутки;

Начальная концентрация взвешенных частиц в сточной воде: Сн = 400 г/м3;

Средняя скорость потока в рабочей зоне отстойника: v = 6 мм/с;

Глубина проточной части (высота зоны охлаждения) отстойника H = 3.1 м;

Тип отстойника: горизонтальный;

Характеристика взвешенных частиц: мелкодисперсные минеральные вещества;

Температура сточной воды: Т = 25°С;

Решение:

1. Определим необходимый эффект осветления сточной воды по формуле:

где Ск - допустимая конечная концентрация взвешенных частиц в осветленной воде (примем Ск = 100 г/м3).

2. Определим секундный расчетный расход сточных вод:

3. Рассчитать условную гидравлическую крупность uo, мм/с, по формуле:

где k - коэффициент, зависящий от типа отстойника (принимается для горизонтальных отстойников k = 0.5);

б - коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на ее вязкость (приведен ниже):

Таблица 1

при Т = 25оС б = 0.9;

t - продолжительность отстаивания в эталонном цилиндре, с, соответствующая необходимому эффекту осветления Э, %, (величина t определяется по прил. 3): t = 1140 c;

h - высота эталонного цилиндра, м, принимается равной 0.5 м;

n - коэффициент, зависящий от свойств взвешенных веществ: применяется для мелкодисперсных минеральных веществ n = 0.4;

w - вертикальная турбулентная составляющая скорости движения воды, мм/с, препятствующая выпаданию взвешенных частиц в осадок (при исходных значениях v величина w близка к нулю).

4. Определим основные размеры отстойников.

Ширина В, м, и длина L, м, горизонтальных отстойников рассчитываются по формулам:

где ko - коэффициент объемного использования (принимается ko = 0,5).

5. Определим массу уловленного осадка, т/сутки, по формуле:

загрязнение атмосфера транспорт природопользование

Литература

1. Сидоров Ю.П., Рассказов С.В. Экология: Уч. пос. - М.: РГОТУПС, 2005,-107 с.

2. Васин В.К., Бекасов В.И. Основы общей экологии: Уч. пос. - М.: РГОТУПС, 2002, 76 с.

3. Экология: Учебное пособие для технических вузов / Л.И. Цветкова и др.; Под ред. Л.И. Цветковой - М.: Изд - во АСВ; СПб: Химиздат, 1999-488с.

4. Маслов Н.Н., Коробов Ю.И. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1996.

Размещено на Allbest.ru