Методы борьбы с загрязнением экосистем

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Методы борьбы с загрязнением экосистем



1. Теоретическая часть

1.1 Биологическая продуктивность экосистем. Первичная и вторичная продуктивность экосистем

Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет продуктивность сообществ. Органическую массу, создаваемую растениями за единицу времени, называют первичной продукцией сообщества. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах - эквивалентном числе джоулей.

Валовая первичная продукция - количество вещества, создаваемого растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Часть этой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (траты на дыхание). Эта часть может быть достаточно большой. В тропических лесах и зрелых лесах умеренного пояса она составляет от 40 до 70 % валовой продукции. Планктонные водоросли используют на метаболизм около 40 % фиксируемой энергии. Такого же порядка траты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений. Чистая первичная продукция - это энергетический резерв для консументов и редуцентов. Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы гетеротрофных организмов. Прирост за единицу времени массы консументов - это вторичная продукция сообщества. Вторичную продукцию вычисляют отдельно для каждого трофического уровня, так как прирост массы на каждом из них происходит за счет энергии, поступающей с предыдущего.

Гетеротрофы, включаясь в трофические цепи, живут в конечном счете за счет чистой первичной продукции сообщества. В разных экосистемах они расходуют ее с разной полнотой. Если скорость изъятия первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений, то это ведет к постепенному увеличению общей биомассы продуцентов. Под биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего сообщества в целом. Часто биомассу выражают в эквивалентных энергетических единицах.

Недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения имеет следствием накопление в системе мертвого органического вещества, что происходит, например, при заторфовывании болот, зарастании мелководных водоемов, создании больших запасов подстилки в таежных лесах и т. п. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной, так как практически вся первичная продукция тратится в цепях питания и разложения.

1.2 Объясните, каким образом в экосистемах происходит передача вещества и энергии?

Любая жизнь требует постоянного притока энергии и вещества. Энергия расходуется на осуществление основных жизненных реакций, вещество идет на построение тел организмов. Существование природных экосистем сопровождается сложными процессами вещественно-энергетического обмена между живой и неживой природой. Процессы зависят не только от состава биотических веществ, но и от физической среды.

Потоки энергии и вещества рассматриваются в экологии как передача энергии и вещества извне к автотрофам и далее по цепям питания от организмов одного трофического уровня к следующему.

Поток энергии в сообществе Ї это переход энергии от организмов одного уровня к другому в форме химических связей органических соединений.

Поток вещества Ї перемещение вещества в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам и далее через химические реакции, происходящие без участия живых организмов, вновь к продуцентам.

Поток вещества происходит по замкнутому циклу, поэтому его и называют круговоротом.

Поток вещества и поток энергии Ї не тождественные понятия, хотя нередко для измерения потока вещества используются различные энергетические эквиваленты (калории, килокалории, джоули).

Принципиальное различие между потоками вещества и энергии в экосистеме заключается в том, что биогенные элементы (азот, углерод, фосфор и т.д.), составляющие органическое вещество, могут многократно участвовать в круговороте веществ, тогда как поток энергии однонаправлен и необратим.

Существование всех экосистем зависит от постоянного притока энергии, которая необходима всем организмам для поддержания их жизнедеятельности и самовоспроизведения.

Основным каналом переноса энергии в сообществе является пищевая цепь. По мере удаления от первичного продуцента поток энергии резко ослабевает Ї количество энергии уменьшается.

Круговорот веществ и превращения энергии -- необходимое условие существования любой экосистемы. Перенос веществ и энергии в цепях питания в экосистеме.

Экосистема может обеспечить круговорот вещества только в том случае, если включает необходимые для этого четыре составные части: запасы биогенных элементов, продуценты, консументы и редуценты

Эта структура составлена несколькими группами организмов, каждая из которых выполняет определенную работу в круговороте веществ. Организмы, относящиеся к одному такому звену, образуют трофический уровень, а последовательные связи между трофическими уровнями образуют цепи питания, или трофические цепи. В экосистему входят организмы, различаемые по способу питания - автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы (самопитающие) - организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ - в основном из углекислого газа и воды - посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы - все хлорофиллоносные (зеленые) растения и микроорганизмы. Хемосинтез наблюдается у некоторых почвенных и водных бактерий, которые используют в качестве источника энергии не солнечный свет, а ферментативное окисление ряда веществ - водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа.

Гетеротрофы (питающиеся другими) - организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий.

В отличие от автотрофов-продуцентов гетеротрофы выступают как потребители и деструкторы (разрушители) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции они подразделяются на консументов и редуцентов.

Консументы - потребители органического вещества организмов. К ним относятся:

· консументы I порядка - растительноядные животные (фитофаги), питающиеся живыми растениями (тля, кузнечик, гусь, овца, олень, слон);

· консументы II порядка - плотоядные животные (зоофаги), поедающие других животных, - различные хищники (хищные насекомые, насекомоядные и хищные птицы, хищные рептилии и звери), нападающие не только на фитофагов, но и других хищников. Существует немало животных со смешанным питанием, потребляющих и растительную и животную пищу - плотоядно-растительноядные и всеядные. Консументы I и II порядка занимают соответственно второй, третий, а иногда и следующий трофические уровни в экосистеме.

Редуценты - бактерии и низшие грибы - завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращая в среду экосистемы молекулярный азот, минеральные элементы и последние порции двуокиси углерода.

Устойчивость экосистем. Зависимость устойчивости экосистем от числа обитающих в них видов и длины цепей питания: чем больше видов, цепей питания, тем устойчивее экосистема от круговорота веществ.

Искусственная экосистема -- созданная в результате деятельности человека. Примеры искусственных экосистем: парк, поле, сад, огород.

Отличия искусственной экосистемы от естественной:

-- небольшое число видов (например, пшеница и некоторые виды сорных растений на пшеничном поле и связанные с ними животные);

-- преобладание организмов одного или нескольких видов (пшеница в поле);

-- короткие цепи питания из-за небольшого числа видов;

-- незамкнутый круговорот веществ вследствие значительного выноса органических веществ и изъятия их из круговорота в виде урожая;

-- невысокая устойчивость и неспособность к самостоятельному существованию без поддержки человека.

1.3 Загрязнение природных сред нефтяными углеводородами. Их опасность для живых организмов и пути минимизации поступления в природные среды

Подорвать продуктивность экосистем возможно и с помощью загрязнения их различными источниками. Рассмотрим загрязнение экосистем нефтяными углеводородами. На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б) Циклопарафины - (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины.В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

г) Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти.

Растворимые в воде ароматические углеводороды представляют наибольшую опасность для морской среды. Воздействие парафиновых углеводородов низкой молекулярной массы (С10 и менее) может вызвать наркотическое действие, но необходимая для этого концентрация крайне высока и отсутствует в нефтяных пятнах. Имеющиеся данные указывают, что смерть взрослых морских организмов может наступить после контакта в течение нескольких часов с растворимыми ароматическими углеводородами, содержание которых составляет 10-4-10-2%. Смертельные концентрации таких компонентов для икринок и мальков ниже и равны 10-5%. Таким образом, икринки и мальки в 10--100 раз чувствительнее к действию углеводородов, чем взрослые организмы.

Также большую опасность таит в себе использование нефти в качестве топлива. При сгорании этих продуктов в атмосферу выделяются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и т.д. От сжигания всех видов топлива, в том числе и каменного угля, за последние полвека содержание диоксида углерода в атмосфере увеличилось почти на 288 млрд. т, а израсходовано, по подсчетам академика Ф.Ф. Давитая, более 300 млрд.т. кислорода. Таким образом, с момента первых костров первобытного человека атмосфера потеряла около 0,02 % кислорода, а приобрела до 12 % углекислого газа. В настоящее время ежегодно человечество сжигает 7 млрд. т. топлива, на что потребляется более 10 млрд. т кислорода, а прибавка диоксида углерода в атмосфере доходит до 14 млрд. т. В ближайшие же годы эти цифры будут расти в связи с общим увеличением добычи горючих полезных ископаемых и их сжиганием. По мнению Ф.Ф. Давитая, к 2020 г. в атмосфере исчезнет около 12 000 млрд. т. кислорода (0,77 %). Таким образом, через 100 лет состав атмосферы существенно изменится и, надо полагать, в худшую сторону.

Уменьшение количества кислорода и рост содержания углекислого газа, в свою очередь, будут влиять на изменение климата. Молекулы диоксида углерода позволяют коротковолновому солнечному излучению проникать сквозь атмосферу Земли и задерживают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью. Возникает так называемый „парниковый эффект", и средняя температура на планете повышается, что ни в коем разе не сказывается положительно на состоянии живых организмов.

Благодаря атмосферному переносу в морские воды попадает около 5% от суммарного количества загрязнений. В атмосфере содержится сравнительно небольшое количество загрязняющих веществ по сравнению с их суммарным содержанием в почвах, донных отложениях и воде. Однако быстрое перемещение воздуха делает его важным каналом доставки контаминатов на морскую поверхность. Любой химически устойчивый переносимый ветром материал перемещается в пределах атмосферы в процессе движения воздушных масс и в соответствии с погодными условиями.

При разведке и добыче углеводородного сырья основными видами загрязнения являются аварийные выбросы буровых и тампонажных растворов, самого углеводородного сырья, несанкционированный сброс пластовых вод, шламов и случайные мелкие утечки. Взмучивание донного осадка и замутнение воды при бурении скважин (под направление) так же является загрязнением среды, но носит кратковременный характер.

Движение нефти с поверхности воды в процессе растворения и превращения в эмульсию доставляют молекулы и частицы нефти к живым организмам. Микробы (бактерии, дрожжи, нитевидные грибки) в воде меняют состав нефти на мелкие и простые по структуре углеводороды и не углеводороды. Частички нефти в свою очередь прилипают к частичкам в воде (обломкам, тине, микробам, фитопланктону) и оседают на дне, где микробы меняют легкие и простые по структуре компоненты. Тяжелые компоненты более устойчивы к микробному воздействию и в итоге оседают на дне. Эффективность воздействия микробов зависит от температуры воды, водородного показателя, процентного содержания соли, наличия кислорода, состава нефти, питательных веществ в воде и микробов. Таким образом, микробиологическое ухудшение наиболее часто возникает в случае уменьшения кислорода, питательных веществ и повышения температуры воды.

Микробы, оказавшиеся под воздействием нефти, размножаются в морских организмах и быстро реагируют на большие выбросы нефти. От 40% до 80% разлитой сырой нефти подвергаются воздействию микробов.

Разные организмы притягивают нефть. Фильтрующий зоопланктон, двустворчатый моллюск поглощают частички нефти. Хотя моллюски и большинство зоопланктона не способны переварить нефть они могут переносить ее и являются временным хранилищем. Рыба, млекопитающие, птицы и некоторые беспозвоночные (ракообразные, многие червеобразные) переваривают определенное количество углеводородов нефти, которые они заглатывают во время питания, очищения, дыхания.

Время нахождения нефти в воде обычно составляет менее 6 месяцев, если разлив нефти не произошел накануне или непосредственно зимой в северных широтах. Нефть может попасть в ледовую ловушку до наступления весны, когда начнет подвергаться воздействию воздуха, ветра, солнечных лучей и усиленному воздействию микробов, сопровождающихся повышением температуры воды. Время нахождения нефти в прибрежных отложениях, либо уже подверженных атмосферному влиянию в качестве водо-нефтяной эмульсии определяется характеристиками отложений и конфигурацией береговой линии. Период сохранения нефти в прибрежной окружающей среде варьируется от нескольких дней на скалах до более чем 10 лет в укрытых от приливо-отливов и сырых участках.

Нефть, удерживаемая в отложениях и на берегу, может быть источником загрязнения прибрежных вод.

Периодические штормы часто поднимают огромное количество осевшей нефти и уносят их в море. В местах с холодным климатом из-за льдов, медленного движения волн, меньшей химической и биологической активности нефть остается в отложениях или на берегу на долгий период времени, чем в местах с умеренным или тропическим климатом. В холодном климате укрытые от приливо-отливов и сырые участки, способны удерживать нефть неограниченное время. Некоторые отложения или сырые почвы содержат недостаточное количество кислорода для разложения; нефть разлагается без воздуха, но этот процесс идет медленнее.

У разлитой на земле нефти нет времени подвергнуться воздействию погоды прежде, чем она попадет в почву. Разливы нефти на небольшую водную поверхность (озера, ручьи) обычно несильно подвергаются погодному влиянию пока не достигнут берега, чем разливы нефти в океане. Разница в скорости течения, пористости почвы, растительности, направлении ветра и волн влияют на временной период сохранения нефти у береговой линии.

Нефть, разлитая непосредственно на земле, испаряется, подвергается окислению и воздействию микробов. При пористой почве и низком уровне грунтовых вод нефть, разлитая на земле, может загрязнять грунтовые воды.

Нефть оказывает внешнее влияние на птиц, прием пищи, загрязнение яиц в гнездах и изменение среды обитания. Внешнее загрязнение нефтью разрушает оперение, спутывает перья, вызывает раздражение глаз. Гибель является результатом воздействия холодной воды, птицы тонут. Разливы нефти от средних до крупных вызывают обычно гибель 5000 птиц. Птицы, которые большую часть жизни проводят на воде, наиболее уязвимы к разливам нефти на поверхности водоемов.

Птицы заглатывают нефть, когда чистят клювом перья, пьют, употребляют загрязненную пищу и дышат испарениями. Заглатывание нефти редко вызывает непосредственную гибель птиц, но ведет к вымиранию от голода, болезней, хищников. Яйца птиц очень чувствительны к воздействию нефти. Загрязненные яйца и оперение птиц пачкают нефтью скорлупу. Небольшое количество некоторых типов нефти может оказаться достаточным для гибели в период инкубации.

Меньше известно о влиянии разливов нефти на млекопитающих, чем на птиц; еще меньше известно о влиянии на не морских млекопитающих, чем на морских. Морские млекопитающие, которые в первую очередь выделяются наличием меха (морские выдры, полярные медведи, тюлени, новорожденные морские котики) наиболее часто погибают от разливов нефти. Загрязненный нефтью мех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду. Взрослые сивучи, тюлени и китообразные (киты, морские свиньи и дельфины) выделяются наличием жирового слоя, на который влияет нефть, усиливая расход тепла. Кроме того, нефть может вызвать раздражение кожи, глаз и препятствовать нормальной способности к плаванию. Известны случаи, когда кожа тюленей и полярных медведей впитывала нефть. Кожа китов и дельфинов страдает меньше.

Подверженность рептилий и земноводных нефтяному загрязнению также недостаточно известна. Морские черепахи едят пластмассовые предметы и нефтяные сгустки. Нефть, подвергшаяся атмосферному влиянию, менее вредна для эмбрионов, чем свежая нефть.

Беспозвоночные являются хорошими индикаторами загрязнения от сбросов в силу своей ограниченности в передвижении. Опубликованные данные разливов нефти часто отмечают гибель, чем воздействие на организмы в прибрежной зоне, в отложениях или же в толще воды. Влияние разливов нефти на беспозвоночные может длиться от недели до 10 лет. Это зависит от вида нефти; обстоятельств, при которых произошел разлив и его влияния на организмы. Колонии беспозвоночных (зоопланктон) в больших объемах воды возвращаются к прежнему (до разлива) состоянию быстрее, чем те, которые находятся в небольших объемах воды. Это происходит из-за большого разбавления выбросов в воде и большей возможности подвергнуть воздействию зоопланктон в соседних водах.

Во избежание загрязнения природных сред нефтяными углеводородами необходимо искать пути минимизации их поступлений в окружающий мир.

Как известно, важнейшей предпосылкой устойчивого развития деятельности, связанной как с нефтедобычей, так и с ликвидацией ее негативных последствий, является эффективное правовое регулирование.

Впервые вопрос о предотвращении загрязнения с судов рассматривался на международном уровне в 1926 г., когда в Вашингтоне состоялась конференция, в которой участвовали представители 13 государств. На конференции США предложили ввести полное запрещение сбросов нефти с морских судов (включая военные корабли). Было принято решение установить систему прибрежных зон, в которых бы запрещался сброс нефтяной смеси, превышающей 0,05%. Установление ширины таких зон оставлялось на усмотрение государств (но не свыше 50 миль). Однако предварительный проект конвенции так и не был принят. В 30-е гг. Лига Наций по предложению Великобритании также обсуждала эту проблему, и даже был подготовлен проект конвенции, во многом совпадающий с проектом, разработанным в Вашингтоне; в 1936 г. Совет Лиги Наций принял решение о созыве международной конференции для рассмотрения этого проекта, однако дальнейшее развитие событий в мире сделало созыв Конференции невозможным. После окончания Второй мировой войны, в 1954 г. по инициативе Великобритании в Лондоне была созвана международная конференция, которая приняла Международную конвенцию по предотвращению загрязнения моря нефтью. Конвенция 1954 г. пыталась решить проблему двумя путями: установлением «запретных зон», в которых запрещался сброс нефти и нефтяной смети в определенной пропорции, и оборудованием в каждом основном порту приемных сооружений, способных принять от судов остающиеся на судне нефтеостатки.

Одним из наиболее перспективных путей ограждения среды от загрязнения является создание комплексной автоматизации процессов добычи, транспорта и хранения нефти. В нашей стране такая система впервые была создана в 70-х гг. и применена в районах Западной Сибири. Потребовалось создать новую унифицированную технологию добычи нефти. Раньше, например, на промыслах не умели транспортировать нефть и попутный газ совместно по одной системе трубопроводов. С этой целью сооружались специальные нефтяные и газовые коммуникации с большим количеством объектов, рассредоточенных на обширных территориях. Промыслы состояли из сотен объектов, причем в каждом нефтяном районе их строили по-своему, это не позволяло связать их единой системой телеуправления. Естественно, что при такой технологии добычи и транспорта много продукта терялось за счет испарения и утечки. Специалистам удалось, используя энергию недр и глубинных насосов, обеспечить подачу нефти от скважины к центральным нефтесборным пунктам без промежуточных технологических операций. Число промысловых объектов сократилось в 12-15 раз. По пути герметизации систем сбора, транспорта и подготовки нефти идут и другие крупные нефтедобывающие страны земного шара.

Деятельность человека до начала интенсивного развития промышленности отрицательно влияла на отдельные экосистемы. Вырубка лесов и возведение на их месте поселков и городов приводили к деградации земель, уменьшали их плодородие, превращали пастбища в пустыни, вызывали и другие последствия, но все же не затрагивали всей биосферы, не нарушали существовавшего в ней равновесия. С развитием промышленности, транспорта, с увеличением численности населения на планете деятельность человека превратилась в мощную силу, изменяющую всю биосферу Земли. Загрязнение природной среды промышленными и бытовыми отходами является одним из главных факторов, влияющих на состояние экологических систем Земли.

Загрязняющие вещества изменяют состав воды, воздуха и почвы, что является причиной возникновения многих глобальных экологических проблем, таких как изменение климата, появление кислотных осадков, сокращение численности многих видов растений и животных, нехватки чистой пресной воды и других.

В настоящее время практически все сферы деятельности человека, связанные с обеспечением его материальными благами и энергоресурсами, вызывают изменение природной среды, а значит - во многих случаях экологически неблагоприятны.

2. Практическая часть

Табл. 1

Выбросы в атмосферу
№ источника	Координаты источника	Параметры источника выброса	Параметры ГВС	Наименование вещества	Фактический выброс, Mi	Факт. конц. CMi, мг/м3	ПДВ, т/год	ПДК, мг/м3
	X	Y	высота H, м	диаметр устья D, м	скорость 0, м/с	расход V1, м/с	температура выбросов Тгвс, °С		г/с	т/год			среднесут.	макс. разовая	рабочей зоны
1	545	480	35	0,4	1,27	0,4	24	Пыль неорганическая	6,2				0,05	0,5	4
2	550	488	12	0,45	3,13	0,5	28	Пыль извести	1,31				0,3	0,2	3
3	500	500	25	0,4	1,9	0,6	63	Фтористый водород	0,0044				0,005	0,02	0,05
								Оксиды марганца	0,018				0,01	0,01	0,3



Табл. 2

Выбросы в атмосферу	Параметры атмосферного воздуха (СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика») для города Саратова	Сброс в гидросферу
№ источника	Доля типа территории	Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца года	Среднегодовая температура Т в.ср.год, С	Среднегодовая скорость ветра U, м/с	наименование вещества	фактический сброс Mi, т/год	ПДСi, т/год	фактическая концентрация Ci, мг/л	ПДК рыбохозяйств., мг/л
	m ж.з	m п.п	m лес	m пашня
17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29
1	0,1	0,1	0,4	0,4	20,6	5,4	4,5	Толуол	0,4	0,2		0,5
2	0,2	0,4	0,3	0,1
3	0,5	0,1	0,3	0,1				Бензол	0,7	0,7		0,5

1. Определим параметр ѓ

(1)

где щ0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устьяисточника выброса, м/с;

Д - диаметр устья источника выброса, м;

T - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной согласно СНиП 2.01.01.82 средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года 20,6o;

?Т1 = 24-20,6 = 3,4

?Т2 = 28-20,6 = 7,4

?Т3 = 63-20,6 = 42,4

0,14

4,13

0,05

2. Определим параметр

(2)

=0,22

=0,4

=0,65

3. Определим параметр ѓe

ѓe = 800 ()3(3)

ѓe 1= 800 · (0,22)3 = 8,5

ѓe2 = 800 · (0,42)3 = 59,3

ѓe 3 = 800 · (0,65)3 =219,7

4. Определим коэффициент m

Коэффициент m определяется в зависимости от ѓ по формуле:

(4)

(5)

1,03

2,02

1,14

5. Определим коэффициент n

Коэффициент n определяется в зависимости от хм по формуле:

(6)

(7)

(8)

=0,22

n1 = 4,4 *0,22 = 0,968

=0,42

n2 = 4,4 *0,42 = 1,848

=0,65

n3 = 0,532 *0,652-2,13*0,65+3,13=4,28973

6. Определим значение максимальной приземной концентрации по каждому i - му веществу Смi с учетом местоположения источников выбросов относительно друг друга.

(9)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, безразмерный; согласно (1) для территории от 50oс.ш. до 52oс.ш. равен 180;

Mi - масса Я - го вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

F-коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ, безразмерный; равен:

а) для газообразных, парообразных вредных веществ, туманов - 1;

б) для прочих веществ (пыль):

при отсутствии очистки и КПД очистки менее 75% - 3;

при КПД очистки от 75-90% - 2,5; при КПД> 90% - 2;

Н - высота источника над уровнем земли, м;

V1 - расход газовоздушной смеси, м3/с;

T - разностьмежду температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной согласно

СНиП 2.01.01.82 средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года 20,6o;

- коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, безразмерный;

в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот не превышающим 50м на 1 км, равен 1;

m, n-коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются в зависимости от параметров ѓ,хм

См1(пыль неорганическая) = 2,05 мг/м3

См2(пыль извести) =9,97 мг/м3

См3(фтористый водород) =0,002 мг/м3

См3(оксиды марганца) =0,021 мг/м3

7. Сравним значение максимальной приземной концентрации Смi, создаваемой выбросами предприятия с ПДК (графа 14).

См1(пыль неорганическая) = 2,05 мг/м3превышено, так как ПДК = 0,05 мг/м3

См2(пыль извести)=9,97 мг/м3превышено, так как ПДК = 0,3 мг/м3

См3(фтористый водород)=0,002 мг/м3в норме, так как ПДК = 0,005 мг/м3

См3(оксиды марганца)=0,021 мг/м3превышено, так как ПДК = 0,01 мг/м3

8. Определим параметр '

(10)

=0,019

=0,152

=0,039

9. Определим коэффициент б, который определяется в зависимости от ѓ, ,, ѓe. при ѓ< 100

? 0,5 > б = 2,48 (1 + 0,28) (11)

0,5 <? 2 > б = 4,95 (1 + 0,28) (12)

> 2 > б= 7 (1 + 0,28) (13)

при ѓ > 100

? 0,5 > б =5,7 (14)

0,5 <? 2 >б = 11,4 (15)

> 2 > б= 16(16)

б1=2,48·(1+0,28) = 3,89при0,14; =0,22; ѓe 1 = 8,5

б2= 2,48·(1+0,28) = 5,18при 4,13; =0,42; ѓe 2 = 59,3

б3= 4,95··(1+0,28)= 8,65при0,05;=0,65; ѓe 3 = 219,7

10. Определим расстояния Х м (п), от п-гоисточника выброса, на котором приземная концентрация Смi, мг/м3, достигнет максимального значения

(17)

Для пыли неорганической 85,09 м

Дляпыли извести 38,85 м

Для фтористого водорода216,25 м

Для оксида марганца135,15

11. Определить достаточность предложенных мероприятий. Провести контрольные расчеты массы выброса после ГОУ М'iв г/с и в т/год, а также максимального значения приземной концентрации Смi'.

Мi, т/год = Мi, г/с • 14,45 (18)

Значения максимальной приземной концентрации Смi превышены для пыли неорганической (источник 1), пыли извести (источник 2) и оксида марганца (источник 3).

По результатам расчетов рекомендуется оборудовать источники 1,2 и 3 скруббером с мокрой очисткой, с Эог = 99,5%.

М1(пыль неорганическая) = 6,2·0,005= 0,031 г/с - в норме, так как ПДК = 0,05 мг/м3

М2(пыль извести)= 1,31·0,005=0,00655 г/с- в норме, так как ПДК = 0,3 мг/м3

М3(оксиды марганца)= 0,018·0,005=0,00009 г/с - в норме, так как ПДК = 0,01 мг/м3

М1(пыль неорганическая)= 0,031 • 14,45 = 0,448 т/год

М2(пыль извести)= 0,00655 • 14,45 = 0,095 т/год

М3(оксиды марганца)= 0,00009 • 14,45 = 0,001 т/год

12. Разработка комплекса атмосферных мероприятий (установка пылегазоочистного оборудования, изменение режимов работы технологического оборудования, увеличение высоты источника выборов), направленных на снижение уровня концентрации до значений ПДК.

Газообразные выбросы загрязняют атмосферу. Минимизировать объемы газообразных выбросов в воздух можно за счет инновационных разработок. Для сокращения газообразных выбросов предприятия могут использоваться такие способы:

- оптимизация работы теплогенерирующей установки -- использование присадок, внедрение инновационных технологий сжигания топлива, выбор оптимального режима работы;

- переход на экологически чистое топливо -- например, мазут можно заменить на природный газ. Также популярностью пользуется инновационное синтетическое топливо. Эти мероприятия обходятся дорого, но позволяют сократить выбросы вредных продуктов сгорания;

- фильтрация дымовых газов -- позволяет минимизировать концентрацию вредных соединений в газообразных выбросах. Для удаления вредных частиц используют технологии десульфатации, абсорбции, адсорбции, каталитического окисления;

- рассеивание вредных соединений в атмосфере за счет определенной высоты трубы выброса -- этот метод не влияет на объем выбрасываемых веществ, а обеспечивает их рассеивание на большей площади. В результате концентрация загрязняющих соединений в приземном шаре снижается. Реализация таких мероприятий позволяет снизить объемы выбросов и концентрацию вредных веществ в воздухе.

По результатам произведенных расчетов предлагаем оборудовать источники 1, 2 и 3 скруббером с мокрой очисткой, с Эог = 99,5%, чем снизим фактический выброс в атмосферу загрязняющих веществ (пыли неорганической, пыли извести и оксида марганца) соответствующего источника.



Список литературы

природный загрязнение газообразный углеводород

1. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД - 86, Л., Гидрометеоиздат, 1967, 93с.

2. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды - М.: Химия, 1998

3. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. - М.: В.Ш., 1999

4. Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. М., Стройиздат, 1979, 357с.

5. Эльтерман В.М. Охрана воздушной среды на химических и нефтехимических предприятиях. М., Химия, 1985, 160с.

Размещено на Allbest.ru

...