Озоновая дыра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения МПС России»

кафедра «химии и экологии»

работа по дисциплине «экология»

Контрольная работа

Хабаровск 2015



Современное состояние биосферы и здоровье человека.

Решение: биосфера озон дыра загрязняющий

Условия, способствующие уменьшению толщины озона в стратосфере в определенной ее части над поверхностью Земли ведут к образованию так называемых озоновых дыр.

Озоновая дыра - это локальная область снижения концентрации озона (уменьшение его толщины) в озоновом слое Земли. Содержание озона выражается в сантиметрах (0,3-0,5) или в единицах Допсона ( миллиметры, увеличенные в 100 раз - 300-500 ед.).

Потеря озона в атмосфере устанавливается посредством измерения площади и глубины озоновой дыры. Считается нормальной толщина уровня озона в 300 единиц Допсона.

На размеры «озоновой дыры» влияют концентрации хлоридов и бромидов в атмосфере. На протяжение долгого времени такие соединения использовались человеком в аэрозольных баллончиках и холодильной технике. Однако в 1995 году опасные химикаты были запрещены. Считается, что сокращению озоновых дыр способствовали принятые меры Монреальским протоколом, ограничивающие выбросы в атмосферу озоноразрушающих соединений. Вторым из факторов, контролирующим состояние озонового слоя, является температура атмосферы. Понижение температуры атмосферного воздуха приводит к большему разрушению озона в стратосфере, чем повышение. Другими словами, потепление климата ведет к сохранности озонового слоя.

Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 г. в Южном полушарии над Антарктидой группой британских учёных. Каждый август она появлялась, к декабрю или январю прекращая своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра, но меньших размеров. Учащается также появление «блуждающих дыр» площадью от 10 до 100 тыс. км² в других регионах, где потери озона составляют 20-40 % от нормального уровня. С тех пор начались систематические исследования факта изменение плотности озонового слоя. Было установлено, что в конце осени и зимой озоновые дыры увеличивались в размерах, к весне уменьшались, а наименьшие размеры озоновых дыр отмечались в летнее время.

Существует много гипотез, пытающихся объяснить разрушение озона, но до конца причины возникновения «озоновых дыр» не ясны. Предполагают, что колебания озона в атмосфере Земли связаны:

· с динамическими процессами, происходящими в атмосфере Земли (внутренние гравитационные волны, Азорский антициклон и др.);

· с влиянием Солнца (колебания его активности);

· с вулканами, как следствие геологических процессов (истечение из вулканов фреонов, участвующих в разрушении озонового слоя, вариации магнитного поля Земли и др.);

· с естественными процессами, происходящими в верхних оболочках Земли, включая деятельность азотопродуцирующих микроорганизмов, морские течения (феномен Эль-Ниньо), лесные пожары и др. ;

· с антропогенным фактором, связанным с хозяйственной деятельностью человека, когда продуцируются в атмосферу значительные объемы озоноразрушающих соединений.

Часть ученых считает, что именно хозяйственная деятельность человека во многом увеличила долю галогенового пути распада стратосферного озона, что спровоцировало возникновение «озоновых дыр». Утончение озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на поверхность земли и может вызывать у людей всплеск роста числа заболеваний глаз, раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения могут страдать растения и животные, поражаются бактерии, представляющие собой одно из значительных составляющих живого вещества биосферы.

29) Рассчитать допустимую концентрацию загрязняющих веществ в стоках предприятия при сборе их в открытый водоем по данным варианта, указанным в табл. 1.

Определить эффективность очистки по каждому загрязняющему веществу.

Таблица 1.

№ вари-анта	Категория реки и средний расход воды Q, м3/с.	Коэф-фициент смеше- ния г	Виды и концентрации загрязняющих веществ в сточных водах предприятия до очистных сооружений Сфакт і, мг/л	Расход сточ-ных вод q, м3/с	Фоновые концентрации загрязняющих веществ Сф і, мг/л
29	Рыбо-хозяйственное водопользо-вание 4,7	0,41	Взвешенные вещества - 350,0 Нефтепродукты - 160,4 Фенолы - 3,8 Pb2+ - 0,6 NH4+ - 8,4 SO42- - 160,4	0,025	Взвешенные вещества - 30,0 Нефтепродукты - 0,006 Фенолы - 0,0005 Pb2+ - отсутствует NH4+ - 0,045 SO42- - 3,8

Решение:

Распределяем загрязняющие вещества стоков по группам лимитирующего показателя вредности для водоема рыбохозяйственной категории, используя табличные:

1) токсикологическая - Pb²⁺;

2) санитарно-токсикологическая - NH₄⁺, SO₄^2-;

3) рыбохозяйственная - нефтепродукты, фенолы, взвешенные вещества;

4) органолептическая - отсутствует.

Выписываем ПДК (мг/л): Pb²⁺ (0,1); NH₄⁺ (0,5); SO₄^2- (100,0); нефтепродукты (0,05); фенолы (0,001); взвешенные вещества (С_ф+0,75=30+0,75=30,75).

Рассчитываем по формуле С_орі, мг/л, загрязняющих веществ в стоках без учета их совместного влияния в водоеме:

;

;

;

;

;

.

Учитывая, что в санитарно-токсикологическую и рыбохозяйственную группу веществ входят по несколько ингредиентов, рассчитываем ожидаемую концентрацию, мг/л, каждого из загрязняющих веществ в створе реки по формуле:

Санитарно-токсикологическая группа:

;

.

Рыбохозяйственная группа:

;

;

.

Проводим проверку по каждой группе веществ на соответствие нормам по формуле:

.

Санитарно-токсикологическая группа:

;

.

Снижаем концентрацию каждого компонента в 2 раза:

.

Рыбохозяйственная группа:

;

.

Снижаем концентрацию каждого компонента в раза:

.

Определим по формуле допустимую концентрацию, мг/л, загрязненных веществ в стоках после очистки с учетом совместного влияния в каждой группе лимитирующего показателя вредности:

Токсикологическая группа:

;

Санитарно-токсикологическая группа:

;

.

Рыбохозяйственная группа:

;

;

.

Определяем эффективность работы очистного оборудования, %, по каждому виду загрязнений по формуле:

;

;

;

;

;

.

73) Рассчитать предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия в одном из регионов России, при условии, что биоочистные системы (поля орошения) работают при температуре окружающей среды ? +10⁰С.

Исходные данные для расчетов и варианты заданий приведены в табл. 2 и 3.



Таблица 2.

Номер варианта	Номера загрязнителей стоков из табл 3.	Vстоков, м3/сутки	Регион
73	4, 8, 16, 17, 18	800	Ленинградская обл.

Таблица 3.

Номер загрязнителя	Вид загрязнителя стоков	Концентрация, мг/л	ПДК, мг/л
		до очистки	После очистки
4	Нитрат ион (NO3-)	150	42	40,0
8	алкилсульфонат	15	0,75	0,5
16	Взвешенные вещества	150	30,0	25,0
17	Магний (Mg2+)	82,0	45	40
18	Медь (Cu2+)	0,5	0,01	0,001

Решение:

Рассчитаем фактическую массу каждого загрязнителя, мг/л или г/м³ по формуле:

.

;

;

;

;

.

Определим степень токсичности каждого загрязнителя в стоках по формуле:

.



;

;

;

;

.

Определим приведенную массу годового сброса загрязнителей, г/м³:

.

Рассчитаем Э_у при условии, что для Ленинградской области р=0,47 по формуле:

,

где Э_у - предотвращенный экономический ущерб, р./год; - константа, равная 1440 р./усл.т; р - константа региона России; - объем очищенных загрязнителей, г/м³.

Переведем объем из м³/сутки в м³/год, по пропорции:

800 - 1 день

х - 365 дней, откуда =292000 м³/год.

р./год

79) Рассчитать согласно данному варианту (табл. 4) ПДВ конкретных загрязняющих компонентов от нагретого источника, определить их фактический выброс, необходимость установки улавливающего оборудования, плату за выброс.



Таблица 4.

Горячий источник выброса	Вид топлива	Расход топлива, т/год	Расход топлива, ч/год	Температура, 0С	Н, м	D, м	Вид
				Газовоз-душной смеси	наружного воздуха			Наименова-ние	Cmax, мг/м3	Cф, мг/м3
Котельная ППС	Мазут	500	6300	200	0	20	0,55	Циклогексан Сажа	18,4 140,5	0,01 0,1

Решение:

Рассчитываем ПДВ циклогексана и сажи по формуле:

;

;

Объем газовоздушной смеси продуктов сгорания , м³/с, рассчитываем по формуле:

.

Скорость выхода газовоздушной смеси W₀, м/с, рассчитаем по формуле:

.

; ; ; .

Коэффициенты f, m рассчитаем по формулам:

;

.

Величины и n определяем по формуле:



при : n=3.

г/с.

г/с.

Фактический выброс сажи и циклогексана рассчитаем по формуле:

г/с.

г/с.

Так как фактический выброс сажи и циклогексана больше предельно допустимого, необходимо установить улавливающее оборудование.

Плату за годовой выброс, р./год, рассчитаем по формулам:

;

; ; ;

.

; ;

;

р./год.

104) Согласно варианту (таблица 5) рассчитать:

1) максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества при выбросе из одиночного горячего источника;

2) Х - расстояние от источника выброса, м, где при неблагоприятных метеорологических условиях достигается С_М этого вещества;

3) U_B - опасную скорость ветра, при которой достигается С_М на уровне 10 м от земли;

4) С_{i В-В} - значения приземных концентраций рассматриваемого вещества на различных расстояниях от источника выброса;

5) определить размер СЗЗ предприятия, допуская, что источник выброса единственный.

Таблица 5.

Вид вещества	Основные показатели, необходимые для расчета	Территория расположения объекта	Среднегодовое направление ветра	Расстояние от источника, м, для расчета Сі вещества
Циклогексан	То же №79	Бурятия	СВ	10, 50, 100, 200, 300, 400, 500

Решение:

Рассчитаем максимальное значение приземной концентрации циклогексана С_{М циклогекс.}, по формуле:

Х_м - расстояние от источника выброса, м, где достигается C_м (циклогексана) - найдем по формуле:

;



где - безразмерный коэффициент, который находим по формуле так как :

;

.

Опасную скорость ветра U_B находим по формуле:

.

Для расчета , мг/м³, по формуле: на расстоянии 10, 50, 100, 300, 400, 500 м от оси факела при м/с найдем безразмерный коэффициент, по формулам:

при ;

при ;

при ;

при .

При расстоянии:

- 10 м - ;

- 50 м - ;

- 100 м - ;

- 200 м - ;

- 300 м - ;

- 400 м - ;

- 500 м - .

;

;

;

;

;

;

.

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

Для определения границ СЗЗ определим ПДК_{М.Р. циклогекс.}=1,4 мг/м³. Из предыдущих расчетов видно, что на расстоянии 100 м от источника =1,994 мг/м³> ПДК_М.Р., а на расстоянии 200 м =1,009 мг/м³< ПДК_М.Р.. Следовательно, L₀=200 м. С учетом среднегодовой розы ветров по формуле находим L, м:

м.

Таким образом, минимальное расстояние от источника выброса (труба котельной) до жилой застройки должно составлять не менее 250 м, следовательно, данное предприятие по величине СЗЗ относится к III классу.

129) Согласно варианту (таблица 6) оценить экологический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами конкретного источника, сравнить его величину с фактической платой за выброс, которую осуществляет предприятие.

Таблица 6.

Источник загрязнения	Виды загрязняющих веществ	тфакті, Н, ДТ, УП,	Скорость осаждения вещества в атмосфере, см/с	S зоны загрязне-ния, км2	К, %
Котельная ППС	Циклогексан, Сажа (С)	Данные взять по результатам контрольных заданий №4 и 5	Циклогексан<1; Сажа 1ч20	20	Территория предприятия - 50 %, населенный пункт - 50 %.

Решение:

Рассчитаем фактический выброс загрязняющих веществ в атмосферу,

;

т/год;

т/год.

Экологическую оценку ущерба, причиняемого выбросами сажи в атмосферу, определяем по формуле:

;

где - расчетный показатель, который определяем по формуле:

.

Коэффициент f, учитывающий характер рассеивания веществ в атмосфере, определяем по формулам:

- для газообразных примесей и мелкодисперсных частиц со скоростью оседания меньше 1 см/с:

;

- для частиц, оседающих со скоростью 1-20 см/с (частицы золы, сажи):

;

где - поправка на тепловой объем факела выброса в атмосферу, определяется по формуле:

.

;

.

М - приведенную массу годового выброса веществ в атмосферу - рассчитываем по формуле:

,

где - показатель относительной опасности примеси і-го вида:

.

ПДК _{ССциклогекс.}=1,4 мг/м³;

ПДК _ССсажа=0,05 мг/м³.

.

р/год;

р/год

р/год.

Если сравнить У_А с величиной платы за выброс УП = 311,53 р/год, то очевидно, что экологический ущерб, причиняемый окружающей среде, несравнимо выше, чем плата предприятия за вредные выбросы в атмосферу.

172) Согласно варианту (таблица 7) оценить экологический ущерб У_В поверхностным водам от деятельности предприятия при условии, что сброс сточных вод после очистных сооружений осуществляется в открытый водоем.

Таблица 7.

Категория водоема	Расход сточных вод q, м3/с	Вид загрязняющих веществ и их концентрация в стоках после очистных сооружений, мг/л	Территория расположения предприятия
Санитарно-бытовой	0,25	Метанол (Смет=6,13=Сдоп) Нефтепродукты (Снефт=1,42=Сдоп) Взвешенные вещества (Свзв=180,45> Сдоп)	Бассейн реки Оби

Решение:

Рассчитаем фактическую массу m_{факт і}, каждого из веществ сбрасываемых в водоем, т/год., по формуле:

;

;

;

.

Определим предельно допустимую концентрацию загрязняющих веществ в водоеме санитарно-бытовой категории: ПДК (метанола) = 3,0 мг/л; ПДК (НП) = 0,3 мг/л; ПДК (ВВ) = С_ф + 0,25 = 50,25 (С_ф = 50 мг/л).

Рассчитаем М_i (приведенная масса годового сброса каждого из загрязняющих веществ), усл.т/год, по формуле:

;

где К_i - коэффициент приведения i-го вредного вещества, учитывающий его относительную опасность:

.

;

;

.

Рассчитаем У_в (экологический ущерб от загрязнения поверхностных вод) по формуле:

.

Определим У_уд^в от сброса каждого вещества:

р/усл. т ( в пределах ПДС);

р/усл. т ( в пределах ПДС);

р/усл. т ( сверхнормативные сбросы).

Определим коэффициент экологической ситуации в бассейне реки Оби: (примем 1,20).

Таким образом, экологический ущерб поверхностным водам при промышленной деятельности составляет ? 175 тыс. р. в год.

Список литературы

1. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. Учебное пособие для педагогических институтов, М., Просвещение, 1998.

2. Шилов И.А. Экология. - М.: Высшая школа, 1997

3. Киселев В.Н. “Основы экологии “. Минск-1998

4. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом "Дрофа", 1995

5. Экология. Учебник. Е.А. Криксунов., Москва, 1995.

Размещено на Allbest.ru

...