Глобальные проблемы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИИТ

Российская открытая академия транспорта

кафедра «Орана труда»

дисциплина «Экология»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Глобальные проблемы экологии

выполнил студент III курса

Курин Ю. Е.

доцент Рассказов С. В.

Москва 2009

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 относятся сгорание 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 в воздушном бассейне.

Загрязнение водных ресурсов

загрязнение окружающая среда

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

Задачи

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):

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. Определиv массу уловленного осадка, т/сутки, по формуле:

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