Загрязнение городских земель химическими веществами

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО - СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра землеустройства и кадастра

Курсовая работа

Загрязнение городских земель химическими веществами

Тюмень, 2014



СОДЕРЖАНИЕ

медь ущерб загрязнение

Введение

1. Определение ущерба от загрязнения химическими веществами

1.1 Определение площади загрязнения

1.2 Расчет ущерба

2. Влияние тяжелых металлов на окружающую среду и здоровье человека

2.1 Характеристика элемента

2.2 Влияние элемента на окружающую среду и здоровье человека

Список литературы

Приложения



ВВЕДЕНИЕ

Цель работы: выявить площади загрязнения городской среды; определить ущерб от загрязнения земель химическими веществами.

Поступление в природную среду любых твёрдых, жидких, газообразных веществ, микроорганизмов или видов энергии (звукового, электромагнитного или радиоактивного излучения) в количествах, вызывающих изменения состава и свойств компонентов природы и оказывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну, считается загрязнением окружающей среды. По происхождению загрязнения окружающей среды разделяют на антропогенные и естественные, по воздействию на организмы и экосистемы -- на механические, физические, биологические и химические.

Можно выделить следующие негативные последствия загрязнений:

* ухудшение качества окружающей среды для живых организмов, т.е. деаэрация;

* образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, затраченных человеком для добычи и заготовки сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере;

* необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды;

* потери плодородных земель, снижение продуктивности экологических систем и биосферы в целом;

* коррозионные повреждения зданий и сооружений, изъятие из экосистемы новых ресурсов и повторное загрязнение окружающей среды;

* прямое или косвенное ухудшение физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.

Что касается химического загрязнение литосферы, то в наибольшей степени от него страдают почвы. Загрязнение почв связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязнителями почвы являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды. О масштабах химического преобразования поверхности литосферы можно судить по следующим данным: за столетие (1870-1970) на земную поверхность осели свыше 20 млрд. т. шлаков, 3 млрд. т. золы. Выбросы цинка составили 600 тыс. т, суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4-5 тыс. т в год, а из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг поступают в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу и с выхлопными газами автомобилей.

Самоочищение почв, как правило - медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсичные вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать нежелательные последствия.



1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

1.1 Определение площади загрязнения

Площадь загрязнения определяется в следующей последовательности:

определяется степень загрязнения земель химическим веществом i-го вида в каждой пробной площадке.

Для этого данные лабораторных анализов почвы сравниваются с предельно допустимыми концентрациями химических веществ (таблица 1).

Таблица 1 - Предельно допустимые концентрации валовых форм химических веществ в почвах.

Элемент, химическое вещество	Величина ПДК, мг/кг почвы
Ртуть	2,1
Свинец	32

Если загрязнитель отсутствует в таблице 1, то за ПДК принимается удвоенное фоновое содержание валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (таблица 2).

Таблица 2 - Фоновое содержание валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг).

Почвы	Zn	Cd	Cu
Каштановые	54	16	20

Затем определяется во сколько раз превышена ПДК загрязнителя.



Таблица 3 - Показатели уровня загрязнения земель химическими веществами.

Элемент	Содержание (мг/кг), соответствующее уровню загрязнения
	1 уровень допустимый	2 уровень низкий	3 уровень средний	4 уровень высокий	5 уровень очень высокий
Свинец	<1,0	1,1-4,0	4,1-8,0	8,1-19	>19,1
Ртуть	<1,0	1,1-1,5	1,5-2,5	2,6-5,0	>5,1
Мышьяк	<1,0	1,1-10,0	10,1-15,0	15,1-25,0	>25,1
Олово	<1,0	1,1-8,0	8,1-20,0	20,1-120	>120,1
Ванадий	<1,0	1,1-1,5	1,6-2,0	2,1-2,5	>2,6
Цинк	<1,0	1,1-4,0	4,1-16,0	16,1-32,0	>32,1
Кадмий	<1,0	1,1-4,0	4,1-16,0	16,1-32,0	>32,1
Медь	<1,0	1,1-4,0	4,1-16,0	16,1-32,0	>32,1
Кобальт	<1,0	1,1-4,0	4,1-16,0	16,1-32,0	>32,1
Никель	<1,0	1,1-4,0	4,1-16,0	16,1-32,0	>32,1
Мышьяк	<1,0	1,1-4,0	4,1-16,0	16,1-32,0	>32,1

Рассчитанные уровни проставляется вместо номера пробной площадки на схеме. После разметки пробных площадок на схеме проводятся границы уровней и рассчитываются площади загрязнения по функциональным зонам. Подобным образом определяется площадь загрязнения всеми видами загрязнителей.

Площадь определяем с помощью палетки.

Таблица 4 - Общая площадь загрязнения.

Химическое вещество	Жилая зона	Промышленная зона	Рекреационная зона
		Уровни загрязнения
	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Цинк		11,2			57,5
Кадмий					9,9
Свинец					11.5
Ртуть					17.3	12.4
Медь					22,7	9,4



1.2 Расчет ущерба

Размеры ущерба от загрязнения земель химическими веществами определяются исходя из затрат на проведение полного объема работ по очистке загрязненных земель. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами, утвержденный Роскомземом 10 ноября 1993 г. и Минприроды РФ 18 ноября 1993 г. допускает оценку размеров ущерба по следующей формуле:

П = ? ⁿ ( Нс*S( i ) * Кв ( i ) * Ka ( i ) * Кз * Kr ( i )),

где П - размер платы за ущерб от загрязнения земель одним или несколькими (от 1 до n) химическими веществами (тыс. руб.);

Нс - норматив стоимости земель. Условно принято, что в населенном пункте, в котором произошло загрязнение земель земли жилой зоны оцениваются в 1350 тыс. руб./га, промышленной зоны 880 и рекреационной - 930 тыс. руб./га;

S(i) - площадь земель, загрязненных химическим веществом i-го вида, га;

Кв(i) - коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по восстановлению загрязненных земель, определяемый согласно данным таблицы 5;

Таблица 5 - Значения коэффициента времени восстановления земель.

Продолжительность периода восстановления	Кв	Продолжительность периода восстановления	Кв
1 год	0,9	8-10 лет	5,6
2 года	1,7	11-15 лет	7,0
3 года	2,5	16-20 лет	8,2
4 года	3,2	21-25 лет	8,9
5 лет	3,8	26-30 лет	9,3
6-7 лет	4,6	31 и более лет	10,0



В настоящей работе принято, что время восстановления земель, загрязненных цинком и медью составляет 2 года, ртутью - 4 года, кадмием и свинцом - 11-15 лет;

Ка(i) - коэффициент, учитывающий степень загрязнения земель химическим веществом i-го вида. Определяется по таблице 6;

Таблица 6 - Коэффициенты для расчета размеров ущерба в зависимости от степени загрязнения земель химическими веществами.

Уровень загрязнения земель	Степень загрязнения	Ка
1	Допустимая	0
2	Слабая	0,3
3	Средняя	0,6
4	Сильная	1,5
5	Очень сильная	2,0

При допустимом уровне загрязнения коэффициент Ка(i) приравнивают к нулю, следовательно, в этом случае плата за нанесенный ущерб не взимается;

Кз(i) - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории экономического района, определяемый согласно таблице 7;

Таблица 7 - Коэффициенты экологической ситуации и экологической значимости территории.

Экономические районы Российской Федерации	Кз
Дальневосточный	1,1

Кг(i) - коэффициент пересчета в зависимости от глубины загрязнения земель, определяемый согласно таблицы 8:



Таблица 8 - Коэффициенты для учета глубины загрязнения.

Глубина загрязнения земель, см	Кг
0-20	1,0
0-50	1,3
0-100	1,5
0-150	1,7
0- >150	2,0

РАСЧЕТ УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

П=?”( Нс * S(i) * Кв(i) * Ka(i) * Кз * Kr(i))

Zn Жилая зона

II уровень П=1350*11,2*1,7*0,3*1,1*1=8 482,3тыс.руб.

Промышленная зона

II уровень П=880*57,5*1,7*0,3*1,1*1=28 386,6 тыс.руб.

Cu Промышленная зона

II уровень П=880*22,7*1,7*0,3*1,1*1=11 206,5 тыс.руб.

III уровень П=880*9,4*1,7*0,6*1,1*1=9 281,1 тыс.руб.

Hg Промышленная зона

II уровень П=880*17,3*3,2*0,3*1,1*1=16076,5 тыс.руб.

III уровень П=880*12,4*3,2*0,6*1,1*1=23046,1 тыс.руб.

Pb Промышленная зона

II уровень П=880*11.5*7*0,3*1,1*1=23377,2 тыс.руб.

Cd Промышленная зона

II уровень П=880*9.9*7*0,3*1,1*1=20 124.7 тыс.руб.



Таблица 9 - Размер платы за ущерб от загрязнения земель одним или несколькими (от 1 до n) химическими веществами (тыс. руб.).

Название элемента	Функциональная зона	Уровень загрязнения	S, га	Размер платы за ущерб от загрязнения земель, тыс. руб.
Цинк	Жилая	II	11.2	36 868.9
	Промышленная	II	57.5
Медь	Промышленная	II III	22.7 9.4	20 487.6
Ртуть	Промышленная	II III	17.3 12,4	39 122,6
Свинец	Промышленная	II	11,5	23 377,2
Кадмий	Промышленная	II	9.9	20 124.7
Общая сумма	139 981

Размер ущерба от загрязнения земель химическими веществами составил 139 981 000 руб.



2. ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

2.1 Характеристика элемента

Медь -- один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из самых древних изделий из меди, а также шлак -- свидетельство выплавки её из руд -- найдены при раскопках поселения Чатал - Гююк. Медный век, когда значительное распространение получили медные предметы, следует во всемирной истории за каменным веком.

Цвет меди и её соединений

Медь -- золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь -- один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Чистая медь обладает и другой интересной особенностью. Красный цвет обусловлен следами растворенного в ней кислорода. Оказалось, что медь, многократно возогнанная в вакууме (при отсутствии кислорода), имеет желтоватый цвет. Медь в полированном состоянии обладает сильным блеском.

При повышении валентности понижается окраска меди, например CuCl - белый, Cu₂O - красный, CuCl + H₂O - голубой, CuO - черный. Карбонаты характеризуются синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем обусловлен интересный практический признак для поисков.

Медь проявляет к кислороду незначительную активность, но во влажном воздухе постепенно окисляется и покрывается пленкой зеленоватого цвета, состоящей из основных карбонатов меди:

В сухом воздухе окисление идет очень медленно, на поверхности меди образуется тончайший слой оксида меди:

Внешне медь при этом не меняется, так как оксид меди (I) как и сама медь, розового цвета. К тому же слой оксида настолько тонок, что пропускает свет, т.е. просвечивает. По-иному медь окисляется при нагревании, например при 600-800 ⁰C. В первые секунды окисление идет до оксида меди (I), которая с поверхности переходит в оксид меди (II) черного цвета. Образуется двухслойное окисное покрытие.

Q_{образования} (Cu₂O) = 84935 кДж.

Медь и живые организмы, применение меди

Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов и ферментов. При отсутствии или недостатке меди в растительных тканях уменьшается содержание хлорофилла, листья желтеют, растение перестает плодоносить и может погибнуть. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата - медного купороса CuSO₄*5H₂O. В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. Польские ученые установили, что в тех водоемах, где присутствует медь, карпы отличаются крупными габаритами. В прудах и озерах, где нет меди, быстро развивается грибок, который поражает карпов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.

Из представителей живого мира небольшие количества меди содержат осьминоги, каракатицы, устрицы и некоторые другие моллюски. В крови ракообразных и головоногих, медь входящая в состав их дыхательного пигмента - гемоциана (0,33-0,38%), - играет ту же роль, что железо в крови других животных. Соединяясь с кислородом воздуха, гемоцианин синеет (поэтому у улиток кровь голубая), а отдавая кислород тканям, - обесцвечивается. У животных, стоящих на более высокой ступени развития, и у человека медь содержится главным образом в печени. Ежедневная потребность человеческого организма - примерно 0,005 грамма этого элемента. При недостаточном поступлении меди с пищей у человека развивается малокровие, появляется слабость.

С биологическими процессами связан и один из способов добычи меди. Еще в начале XX века в Америке были зарыты медные рудники в штате Юта: решив, что запасы руды уже исчерпаны, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, в ней оказалось 12 тысяч тонн меди. Подобный случай произошел и в Мексике, где из заброшенных рудников, на который махнули рукой, только за один год было “вычерпано” 10 тысяч тонн меди. Оказалось, что среди многочисленных видов бактерий есть и такие, для которых любимым лакомством служат сернистые соединения некоторых металлов. Поскольку медь в природе связана именно с серой, эти микробы неравнодушны к медным рудам. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды, микробы превращают их в легко растворимые соединения, причем процесс этот протекает очень быстро. Так при обычном окислении за 24 дня из халькопирита выщелачивается 5% меди, то в опытах с участием бактерий за 4 дня удалось извлечь 80% этого элемента. Примерно половина производимой меди в настоящее время используется в радиотехнике и электротехнической промышленности. Это связано с ее хорошей проводимостью и относительно высокой коррозионной стойкостью.

2.2 Влияние элемента на окружающую среду и здоровье человека

Еще древние греки использовали пластинки из меди для лечения суставов, болезней кожи, воспаления миндалин и опухолей.

Наши деды и прадеды также обращали внимание, что люди, которые были как-то связаны с добычей меди или ее производством, гораздо реже болели. И даже маленьким детям одевали браслеты из меди для профилактики рахита и эпилепсии. Хотя и сейчас их носят при проблемах с печенью или лишним весом.

Медь также принимает участие в обменных процессах и кроветворении. И ее недостаток отрицательно влияет не только на физическую, но и умственную активность.

Обратите внимание, что наибольшая потребность в меди у беременных женщин и детей.

Исследования показали, что тяжелые металлы имеют избирательное отношение к некоторым видам продовольственного сырья растительного и животного происхождения. Медь чаще всего концентрируется в грибах. Например, в белых грибах обнаружено до 0,35 ПДК этого элемента. В овощах этого элемента мало, лишь в свекле, моркови и петрушке ее содержание достигает 0,2 ПДК (в районах близких к промзонам комбината «АрселорМиттал», коксохимического завода, вблизи шахт). В молочных продуктах и рыбном сырье меди сравнительно мало. Но этот металл отличается способностью накапливаться в органах животных (легкие, почки, сердце) до 0,3-0,6 ПдК [3].



Заключение

Медь - жизненно важный элемент. Главный металл электротехники. Один из самых важных, самых древних и самых популярных металлов. Популярных не только в среде инженеров - конструкторов, электриков и машиностроителей, но и у людей гуманитарных профессий - историков, скульпторов, литераторов.



ЛИТЕРАТУРА

1. Арустамов Э.А. «Природопользование». Издательский дом "Дашков и Ко". М. - 2000.

2. Валова В. Д. «Основы экологии». Издательский дом "Дашков и Ко". М. - 2001.

3. Князева В. П. «Экология. Основы реставрации» М. - 2005

4. ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения».

5. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. Методы определения

Размещено на Allbest.ru

...