Единая государственная система экологического мониторинга. 
Адаптация растений к загрязнению окружающей среды

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения

Красноярский институт железнодорожного транспорта ;

филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

Контрольная работа № 1

Дисциплина: Экология

Выполнил: студент группы з/о ЭЖД.

Воробьева Анна Сергеевна Проверил: преподаватель Шарапаева Мария Сергеевна Красноярск, 2013

1. Охарактеризуйте источники воздействия на окружающую среду

2. Приведите методику расчета пенного пылеулавливателя

3. Охарактеризуйте единую государственную систему экологического мониторинга

4. Приведите три примера адаптаций у растений Литература Приложение

1. Охарактеризуйте источники воздействия на окружающую среду

Источник воздействия на окружающую среду — ограниченная в пространстве область, к которой могут быть отнесены все характеристики определенного воздействия на окружающую среду; например, технологическое оборудование и сооружения; выбросные и вентиляционные трубы и шахты; канализационные и ливневые коллекторы, места размещения и захоронения отходов, промплощадки и производственные корпуса, промышленные зоны и селитебные территории в целом и т. д.

Основные источники воздействия на окружающую среду, разделяются на:

· источники выбросов загрязняющих веществ — источники воздействия на окружающую среду, связанные с рассеиванием загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, в том числе при размещении и захоронении отходов;

· источники сбросов загрязняющих веществ — источники воздействия на окружающую среду, связанные с разбавлением загрязняющих веществ в поверхностных и/или подземных водах, а также в канализационных коллекторах, в том числе при размещении отходов;

· источники физико-химических факторов воздействия на окружающую среду

· источники шума, вибраций, ионизирующих излучений, электромагнитных полей, источники сброса и выброса тепла;

· источники биологического загрязнения окружающей среды.

В свою очередь различают стационарные и подвижные источники воздействия на окружающую среду. Положение подвижных источников в пространстве изменяется в рассматриваемый период их действия, например, движущиеся транспортные средства, разливы жидкостей.

Стационарные источники выброса и сброса загрязняющих веществ делятся на организованные и неорганизованные (площадные, объемные), соответственно, источники, имеющие или не имеющие фиксированное устье. Под фиксированным устьем понимают часть конструкции организованных источников выбросов или сбросов загрязняющих веществ, существенно ограничивающую область их перехода в окружающую среду, как правило, круглой или прямоугольной формы; к устью принято относить все характеристики источников выбросов и сбросов загрязняющих веществ.

Как организованные, так и неорганизованные источники воздействия на окружающую среду делятся на регулируемые и нерегулируемые. К регулируемым источникам относятся те, для которых имеются необходимые методы и средства, позволяющие изменять их характеристики в заданном направлении; например, средства очистки сточных вод, отходящих газов, средства размещения и удаления отходов, методы и средства мониторинга воздействия и т. д.

Отходы — остатки сырья, материалов, некондиционные и побочные продукты, использованная и потерявшая свои первоначальные потребительские качества готовая продукция, размещаемые в определенных местах по определенным правилам, с последующим обязательным использованием, переработкой или ликвидацией, захоронением; в зависимости от источника образования различают отходы производства и отходы потребления.

Сами по себе отходы не являются источниками воздействия на окружающую среду, но образуют их в соответствии с используемой технологией размещения и удаления. При неорганизованном размещении и захоронении характеристики отходов рассматриваются как характеристики соответствующих источников воздействия на окружающую среду. Под организованным размещением отходов понимают регламентированные и осуществляемые в соответствии с установленными нормами и правилами процессы выделения, концентрирования, сбора, транспортировки, накопления, складирования, временного хранения отходов, предусматривающие возможность их дальнейшего использования, переработки или ликвидации, захоронения. Организованное размещение отходов предполагает наличие необходимых технологических регламентов, разработанных в соответствии с установленными природоохранными нормами и правилами.

В свою очередь, неорганизованное размещение отходов не регламентируется и осуществляется с нарушением установленных норм и правил.

2. Приведите методику расчета пенного пылеулавливателя

Рис. 1.

Высокая степень очистки газов, содержащих до 300 г/м³ растворенных в воде веществ, достигается в пенном пылеулавливателе рис. 1. В данном аппарате проходящая по решеткам 1 вода взаимодействует с барботирующим через нее газом и превращается в слой подвижной пены, что обеспечивает большую поверхность контакта фаз, а, следовательно, высокую степь очистки газа от пыли. Избыток пены и жидкости в каждой тарелке, переливаясь через сливной порог 2, проходит через гидравлический затвор 3 на последующую тарелку, а образующаяся при этом суспензия отводится через патрубок снизу. При скорости воздуха 2,5…3,0 м/с, высоте слоя пены 150…200 мм и наличии в аппарате не менее 2…3 тарелок степень очистки воздуха достигает 98…99%.

Для смачивания водой пыли степень ее улавливания в однополочном пенном аппарате выражается зависимостью:

2.1

где — степень улавливания пыли;

— критерий Стокса;

где — диаметр улавливаемых частиц, м;

— плотность частиц, кг/м³;

— скорость воздуха в аппарате, м/с;

— динамическая вязкость воздуха, Пас;

— эквивалентный диаметр отверстий в решетке, м.

Концентрацию пыли в выходящем воздухе определяют по формуле:

2.2

где — концентрация пыли в выходящем воздухе, кг/м³;

— начальная концентрация пыли в воздухе, кг/м³.

Количество уловленной пыли определяется по формуле:

2.3

где — количество уловленной пыли, кг/с; - объем воздуха, м³/с.

Высоту образующегося на решетке слоя пены для системы воздух-вода при обычных условиях определяют по формуле:

2.4

где — высота образующегося на решетке слоя пены, м;

— высота исходного слоя воды на решетке, м;

— скорость воздуха (газа) в аппарате, м/с.

Для санитарной очистки воздуха (газа) от пыли с дисперсностью выше 15 мкм достаточная высота пены Н=100…150 мм. При этом Отношение количества пыли к поглощающей ее воде принимают П/W=1/5. Около 70% поглощенной пыли обычно удаляется вместе с водой, протекающей через отверстия решетки, т. е. коэффициент распределения пыли

Расход воды, поступающей на решетку, определяется по формуле:

2.5

где — расход воды, поступающей на решетку, кг/с;

— коэффициент распределения пыли;

П — количество пыли, кг/с.

Гидравлическое сопротивление пенного аппарата состоит из сопротивления сухой решетки и сопротивления пенного слоя, т. е. определяется по формуле:

2.6

где — гидравлическое сопротивление пенного аппарата, Па;

— сопротивление сухой решетки, Па;

— сопротивление пенного слоя, Па.

Для решетки толщиной с круглыми отверстиями диаметром или с прямоугольными отверстиями размером (2…4)40 мм определяют по формуле:

2.7

где — коэффициент сопротивления;

для решетки толщиной

— плотность газа, кг/м³;

— скорость воздуха (газа) в отверстиях решетки;

Гидравлическое сопротивление слоя пены определяется по формуле:

2.8

где — высота исходного слоя воды на решетке, м;

— плотность жидкости, кг/м³;

— ускорение свободного падения, м/с²;

— диаметр отверстий в решетке, м;

— поверхностное натяжение жидкости, Н/м.

3. Охарактеризуйте единую государственную систему экологического мониторинга

В России организационной формой экологического мониторинга является Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая начала создаваться по инициативе Госкомэкологии России в соответствии со специальным постановлением Правительства, закрепившим на тот момент распределение функций в ЕГСЭМ между центральными органами федеральной исполнительной власти (специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды и других сферах экологического управления). В государственной системе управления природоохранной деятельностью в Российской Федерации формирование ЕГСЭМ играет важную роль, являясь основой информационного обеспечения управленческих решений в экологической сфере (рис. 2).

Рис. 2. Единая государственная система экологического мониторинга в России Формируемая ЕГСЭМ включает в себя следующие основные компоненты:

ь Мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;

ь мониторинг загрязнения абиотического компонента природной среды;

ь мониторинг биотического компонента окружающей природной среды;

ь социально-гигиенический мониторинг;

ь обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

В рамках ЕГСЭМ в настоящее время решаются следующие задачи:

· разработка программ наблюдения за состоянием окружающей среды на территории России, в ее отдельных регионах и районах;

· организация наблюдений и проведения измерений показателей объектов экологического мониторинга;

· обеспечение достоверности и сопоставимости данных наблюдений как в отдельных регионах и районах, так и по всей территории России;

· сбор и обработка данных наблюдений;

· организация хранения данных наблюдений, ведение специальных банков данных, характеризующих экологическую обстановку на территории России в целом и отдельных ее районах;

· гармонизация банков и баз экологической информации с международными эколого-информационными системами;

· оценка и прогноз состояния объектов окружающей природной среды и антропогенных воздействий на них, природных ресурсов, откликов экосистем и здоровья населения на изменение окружающей природной среды;

· организация и проведение оперативного контроля и прецизионных измерений радиоактивного и химического загрязнения в результате аварий и катастроф, а также прогнозирование экологической обстановки и оценка нанесенного природе ущерба;

· обеспечение доступности интегрированной экологической информации, широкому кругу потребителей, включая население, общественные движения и организации;

· информационное обеспечение органов управления состоянием окружающей природной среды, природных ресурсов и экологической безопасностью;

· разработка и реализация единой научно-технической политики в области экологического мониторинга.

Основные подсистемы и их функции Распределение функций между центральными органами федеральной исполнительной власти осуществляется в соответствии с нормативными документами, периодически уточняемыми в положениях об этих органах (рис.3).

Рис. 3. Основные подсистемы ЕГСМ и их функции ЕГСЭМ ведомствам поручено:

Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды — организация мониторинга состояния окружающей природной среды, ее загрязнения (атмосферы, поверхностных вод, морской среды, почв, околоземного космического пространства, радиационной обстановки на поверхности Земли н в околоземном космическом пространстве, загрязнения ОС, включая радиоактивное, комплексного фонового мониторинга и космического мониторинга состояния природных объектов, государственного мониторинга континентального шельфа, государственного мониторинга исключительной экономической зоны); формирование и обеспечение функционирования государственной наблюдательной сети, в том числе организацию и прекращение деятельности стационарных и подвижных пунктов наблюдений, определение их местоположения; ведение Единого государственного фонда данных о состоянии ОПС, ее загрязнении, а также централизованного учета экологической информации; информирование пользователей (потребителей) о составе предоставляемых сведений о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении, о формах доведения данной информации и об организациях, осуществляющих информационное обеспечение пользователей (потребителей).

Министерству природных ресурсов (МПР) РФ:

Федеральной службе по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор) — осуществление в пределах своей компетенции мониторинга объектов животного мира, уникальной экологической системы озера Байкал, континентального шельфа, исключительной экономической зоны, внутренних морских вод и территориального моря РФ; ведение кадастра особо охраняемых природных территорий федерального значения.

Федеральному агентству лесного хозяйства — осуществление государственного мониторинга лесов, государственного учета лесного фонда, ведение государственного лесного кадастра.

Федеральному агентству водного хозяйства — осуществление государственного мониторинга водных объектов, государственного учета поверхностных и подземных вод и их использование в порядке, установленном законодательством Российской Федерации; ведение государственного реестра договоров пользования водными объектами и. государственного водного кадастра.

Министерству здравоохранения и социального развития РФ — осуществление мониторинга воздействия вредных факторов среды обитания на состояние здоровья населения.

Министерству обороны Российской Федерации — осуществление мониторинга окружающей природной среды и источников воздействия на нее на военных объектах, а также обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники.

Министерству сельского хозяйства Российской Федерации:

Федеральной службе по ветеринарному и фитосанитарному надзору — осуществление функции по контролю и надзору в сфере ветеринарии, карантина и защиты растений, использования пестицидов и агрохимикатов, обеспечения плодородия почв, селекционных достижений, охраны, воспроизводства, использования объектов животного мира, отнесенных к объектам охоты, водных биологических ресурсов и среды их обитания, а также функции по защите населения от болезней, общих для человека и животных.

Федеральному агентству по рыболовству — организация государственного учета и государственного мониторинга состояния водных биологических ресурсов, включая обеспечение функционирования отраслевой системы мониторинга водных биологических ресурсов и наблюдения за деятельностью рыбопромысловых судов.

Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору — осуществление функций по контролю и надзору в сфере охраны окружающей среды в части, касающейся ограничения негативного воздействия; ведение государственного учета объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду и вредное воздействие на атмосферный воздух, а также государственного кадастра отходов и государственного учета в области обращения с отходами.

Федеральному агентству геодезии и картографии — осуществление топографо-геодезического и картографического обеспечения ЕГСЭМ, включая создание цифровых, электронных карт и геоинформационных систем (ГИС).

Структурными звеньями любой подсистемы ЕГСЭМ являются:

· измерительная система;

· информационная система, включающая в себя базы и банки данных правовой, технико-экономической, санитарно-гигиенической, медицинской и биологической, направленности;

· системы моделирования и оптимизации показателей наблюдаемых объектов;

· системы восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов;

· система подготовки решений.

Получение информации обеспечивается тремя группами приборов, измеряющими:

ь метеорологические характеристики (скорость и направление ветра, температуру, давление, влажность атмосферного воздуха и пр.);

ь фоновые характеристики (на уровне ПДК);

ь другие концентрации загрязняющих веществ вблизи источников загрязнения ОС.

Система экологического мониторинга предусматривает не только контроль состояния ОС и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на ситуацию. При использовании верхнего иерархического уровня ЕГСЭМ (сфера принятия решения), а также процедур государственной экологической экспертизы и ОВОС появляется возможность управления источниками загрязнения на основании результатов математического моделирования деятельности промышленных объектов или регионов.

Единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, в целом обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологической ситуации в различных регионах России.

4. Приведите три примера адаптаций у растений

Адаптация — это развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. В процессе своей жизнедеятельности растения адаптируются к: загрязнению атмосферы, засолению почвы, различным биотическим и климатическим факторам и т. д.

Адаптация растений к загрязнению атмосферы Основные причины ухудшения состояния растительного покрова Земли — это разнообразие и разнонаправленность патологических явлений, возникающих у растений и их сообществ. Возникновение патологических явлений у многих или у большинства растений одного вида во всех или в большинстве популяций последнего придает им видовые значения, так как они способны изменить характеристики признаков, входящих в кодекс признаков вида. Даже при незначительных концентрация загрязнения воздуха, растения уменьшают свою интенсивность к фотосинтезу и замедляют рост. Характерно, например, уменьшение видового состава флоры в степных районах возникающие под влиянием дымогазовых выбросов металлургических и коксохимических предприятий. Для нейтрализации загрязнителей или уменьшения их концентрации вблизи промышленных зон и в черте города высаживают зеленые насаждения. Они обогащают воздух кислородом, фитонцидами, способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их. Лесные культуры площадью 1га способны осадить из воздуха 25−34 т взвешенных веществ в год, усвоить огромное количество углекислого газа и других вредных веществ, очистить около 18 млн. м3 воздуха за год. Фитонциды выделяемые деревьями, очищают воздух городов от бактериального загрязнения. Оказывая большое влияние на чистоту воздуха, растительность сама при этом повреждается и гибнет. Продолжительность жизни деревьев в городах и промышленных зонах сокращается по сравнению с условиями леса в 5−8 раз (липа в лесу живет 300−400 лет, а в городе — 50 лет).

При озеленении территории следует выбирать древесные, кустарниковые и газонные растения, в зависимости от почвенно-климатических условий, качественного и количественного состава выбросов, закономерностей рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в данной местности, эффективности данной породы для очистки воздуха от конкретного загрязнителя или их комбинации (пыле — газопоглощение), а также ее пыле — и газоустойчивости.

Высокой устойчивостью к диоксиду серы обладают клен ясенелистный, роза морщинистая, чубушник венечный. Но они обладают низкой поглотительной способностью. Высокой поглотительной способностью и устойчивостью отличаются тополь бальзамический, дерен белый.

На промышленных площадках, сильно и постоянно загрязненных сероводородом, успешно растут яблоня дикая, вишня степная, алиссум морской. Накопление хлоридов в листьях в пределах 0,7−1,5% вызывает наиболее сильные повреждения у конского каштана обыкновенного, сирени обыкновенной, ясеня зеленого и слабые — у вяза сладкого, ивы белой, тополя канадского.

Растения не обладают сформировавшейся в ходе эволюции системой адаптации к вредным газам. Газы и взвеси достаточно легко проникают в ткани, органы растений через устьица, приобретая возможность влиять на обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия на уровне клеточных мембран и клеточных стенок. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ведет к ухудшению газообмена, нарушению водного режима, а также затрудняет поглощение света.

Из этого следует, что загрязненный воздух мешает нормальной жизнедеятельности растений. Но для борьбы с загрязнениями воздуха используют растения, следовательно, они ведут борьбу с вредными веществами, находящимися в воздухе, а, значит, они делают не только свою жизнь лучше, но и нашу.

Адаптация растений к засолениям почвы По степени засоления почв различают: незасоленные, слабозасоленные, среднезасоленные. Тип засоления определяется по содержанию анионов в почве: хлоридное, сульфатное, хлоридно-сульфатные и карбонатное. Наиболее вредное влияние оказывает содовое засоление, поскольку в почве сода распадается, образуя сильную щелочь (гидроксид натрия). Соли хорошо растворимы в воде, так что во влажном климате обычно вымываются из почвы атмосферными осадками и сохраняются в ней в ничтожных количествах. В сухом же и жарком климате не только не происходит промывания почвы дождем, но, наоборот, растворы солей поднимаются с восходящим током почвенной воды из глубин субстрата. Вода испаряется, а соли остаются в верхних слоях почвы. Так, в поливной зоне нашей страны насчитывается до 36% засоленных земель. По побережьям морей даже при влажном климате почва насыщена солями.

Засоление приводит к созданию в почве низкого водного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено. Важнейшей стороной вредного влияния солей является также нарушение процессов обмена. Под влиянием солей в растениях нарушается азотный обмен, что приводит к интенсивному распаду белков, в результате происходит накопление промежуточных продуктов обмена веществ, токсически действующих на растение, таких как аммиак и другие, резко ядовитые продукты. В условиях засоления отмечено образование таких токсичных продуктов, как кадаверин и путресцин, являющихся аналогами трупного яда. Повышенная концентрация солей, особенно хлористых, может действовать как разобщитель процессов окисления и тем самым нарушать снабжение растений макроэргическими фосфорными соединениями. Под влиянием солей происходят нарушения ультраструктуры клеток, в частности изменения в структуре хлоропластов.

Вредное влияние высокой концентрации солей связано с повреждением поверхностных слоев цитоплазмы, вследствие чего возрастает ее проницаемость, теряется способность к избирательному накоплению веществ. Соли поступают в клетки пассивно вместе с транспирационнным током воды. Поскольку в большинстве случаев засоленные почвы располагаются в районах, характеризующихся высокой летней температурой, интенсивность транспирации у растений очень высокая. В результате солей поступает много, и это усиливает повреждение растений.

Фактор засоленности почвы обуславливал уменьшение листовой пластинки в 1,4 раза, увеличение количества проводящих пучков и снижение числа обкладочных клеток. В клетках мезофилла растений засоленного фона при глазомерной оценке обнаруживалось увеличение количества хлоропластов, а также отмечалось большее количество моторных клеток, характеризующих изменение структур листа в сторону ксерофитности. Размеры моторных клеток уменьшаются в 2,3 раза. В зоне расположения моторных клеток у растений, испытывающих засоление, уменьшается число обкладочных клеток, являющихся местом локализации фотосинтеза.

Засоление приводит к изменениям устьичного аппарата. При этом уменьшаются размеры устьиц, а их количество на единицу площади увеличивается.

Приспособление растений к условиям засоления осуществляется многими путями. Наиболее важные среди них — осморегуляция и специализация, или модификация транспортных процессов. Поэтому для получения солеустойчивых форм растений необходимо тщательно изучить транспорт ионов в зависимости от ионного состава среды и генотипа растений.

Пример солеустойчивого растения:

Гликогалофиты (соленепроницаемые).

Они характеризуются тем, что цитоплазма клеток корня малопроницаема для солей, поэтому они не поступают в растение. Высокая осмотическая концентрация в клетках растений этой группы создается за счет большой интенсивности фотосинтеза и накопления растворимых углеводов. К этой группе относятся такие растения как полынь и лебеда. Все приспособительные особенности галофитов заложены в их наследственной основе. Из культурных растений солеустойчивыми растениями являются хлопчатник, сахарная свекла, ячмень, люцерна. Солеустойчивость растений можно повысить, применив прием закаливания (П.А. Генкель). Для этого набухшие семена различных растений выдерживают в течение часа в 3%-ном растворе хлористого натрия, после чего промывают водой и высевают. Растения, выросшие из таких семян, характеризуются более низкой интенсивностью обмена, но являются более устойчивыми к засолению. Из агротехнических методов важнейшим является мелиорация засоленных почв. Перспективным считается использование фитомелиорантов. Показано, что некоторые виды растений способны поглощать NaCI из засоленных почв и тем самым эффективно улучшать их режим. Так, возделывание амаранта в течение 2−3 лет на засоленных в результате поливного земледелия почв приводит к их рекультивации, и они становятся пригодными для возделывания пшеницы.

Адаптация растений к биотическим факторам Биотические факторы — это совокупность влияний, оказываемых организмами друг на друга. Биотические факторы, воздействующие на растений подразделяют на зоогенные и фитогенные.

Зоогенные биотические факторы — это влияние животных на растения. Прежде всего, к ним относят поедание растений животными. Животное может поедать растение целиком либо его отдельные части. В результате объедания животными ветвей и побегов растений, изменяется крона деревьев. Большая часть семян идет на пропитание птиц и грызунов. Растения, которые повреждают животные-фитофаги вынуждены бороться за свое существование и в целях самозащиты наращивают колючки, усердно наращивают оставшиеся листья и т. д. Экологически значимый фактор — механическое воздействие, оказываемое животными на растения: это повреждение всего растения при поедании животным, а также вытаптывание. Но существует и весьма положительная сторона во влиянии животных на растения: один из них это — опыление.

К фитогенным биотическим факторам относят влияние растений, находящихся на небольшом расстоянии, друг на друга. Существует множество форм взаимоотношений между растениями: переплетение и срастание корнями, переплетение крон, схлестывание ветвей, использование одним растением другого для прикрепления и т. п. В свою очередь, любое растительное сообщество влияет на совокупность абиотических (химических, физических, климатических, геологических) свойств среды своего обитания. Всем нам известно, насколько сильно выражено различие абиотических условий, к примеру, в лесу и в поле или степи. Таким образом, стоит отметить, что биотические факторы имеют важную роль в жизни растений.

экологический загрязнение мониторинг растение

1. Положение о Единой государственной системе экологического мониторинга от 9 февраля 1995 г. N 49;

2. Коробкин, В. И. Экология / учебник для студентов вузов / Л. В. Передельский. — М.: Ростов н/Д: Феникс, 2004;

3. Алиев Г. М.-А. М.: Металлургия / Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ. Изд., 1986;

4. http://library.fentu.ru.

Приложение

Практическая работа № 1

Укрупненная оценка ущербов от загрязнения водоёмов объектами железнодорожного транспорта

Цель работы: освоение метода оценки экологического ущерба путем расчета платежей за загрязнение водоемов при сбросе сточных вод; знакомство с принципами очистки сточных вод и основными примерами их конструктивной реализации.

1. Экологический ущерб — это понижение качества (полезности) окружающей среды вследствие ее загрязнения. Ущерб выражается суммой дополнительных затрат по воспроизводству и восстановлению качества природных ресурсов в данном регионе до уровня, предшествующего осуществлению загрязнения от рассматриваемого объекта.

Платежи не являются ни наказанием за сбросы отходов (штрафом), ни разрешением ухудшать экологическую ситуацию района в пределах финансовых возможностей промышленного объекта. Основное назначение такой реакции общества — стимулировать усилия предпринимателей на внедрение более совершенных малоотходных и экологически щадящих технологий на основном производстве и более эффективных методов и устройств очистки выбросов и сбросов.

Вариант № 3

Физическая масса годового сброса (фактический сброс) i-той примеси, т/год, определяется из следующего соотношения:

где — среднегодовое значение концентрации i-го вещества, определяемое регулярным лабораторным анализом, мг/л;

— объем годового сброса сточных вод, .

Платежи предприятий за нормативный сброс загрязняющих веществ в водоемы, тыс. руб./год, определяются зависимостью:

где — ставка платы за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов сбросов, руб.;

— масса нормального сброса i-го загрязняющего вещества, т/год, определяется по формуле:

где — предельно-допустимая концентрация i-го загрязняющего вещества.

Ставка платы, руб./т, за нормативный сброс i-го загрязняющего вещества определяется по формуле:

где — базовый норматив платы за сброс i-го загрязняющего вещества, руб./т; - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта; для рек Енисея он составляет 1,7; - коэффициент индексации, К=1.

Плата за сверхнормативный сброс загрязняющих веществ взимается в пятикратном размере и определяется путем умножения соответствующей ставки платы на разницу между фактическим и нормативным сбросом i-го загрязняющего вещества:

Суммарные платежи предприятия за сброс сточных вод определяется по формуле:

2. Конструктивные решения устройств очистки весьма разнообразны, однако, заложенных в них принципов вывода загрязняющих веществ немного: гравитационное осаждение (отстаивание), филирование, флотация, инерциальное разделение, биологическая очистка и ряд других.

3. На основании полученных значений о платежах мы делаем вывод, что в первую очередь следует очищать стоки от таких ингредиентов, как нефтепродукты и медь. Самым эффективным техническим средством для очистки сточных вод от данных ингредиентов будет флотационная установка.

Практическая работа № 2

Укрупненная оценка ущербов от загрязнения атмосферы котельными предприятий железнодорожного транспорта

Цель работы: оценка ущербов от загрязнения атмосферы выбросами дымовых газов котельными при сжигании различных видов топлива; знакомство с принципами очистки газовых выбросов и основными примерами их конструктивной реализации.

1. Исследование структуры загрязнения атмосферы стационарными источниками железнодорожного транспорта показывает, что порядка 90% валового объема загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу литейными предприятиями, приходится на долю энергетических теплоагрегатов котельных. Около 5% загрязняющих веществ выбрасывается в атмосферу при работе энергетических теплоагрегатов (кузнечных печей, агрегатов термической обработки изделий, сушильных установок и т. д.), использующих твердое, жидкое и газообразное топливо. Приблизительно такое же количество загрязняющих веществ попадает в атмосферу от технологических агрегатов (танков, моечных ванн, окрасочных камер, сварочных постов и т. д.).

2. Учитываемыми загрязняющими веществами, выделяющимися при сгорании топлива, являются твердые частицы (зола), оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, пятиокись ванадия.

Вариант № 3. Исходные данные

Валовый выброс твердых частиц (золы) в дымовых газах определяется по формуле:

где — зольность топлива, %: ;

— количество израсходованного топлива за год (т): ;

— безразмерный коэффициент, зависящий от топки и топлива: ;

— эффективность золоулавливателей: .

.

Валовый выброс окиси углерода рассчитывается по формуле:

где — потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива (%):;

— выход окиси углерода при сжигании топлива (кг/т):

где — потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания (%):;

— коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания: ;

— низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг:

;

.

Валовый выброс оксидов азота, т/год, определяется по формуле:

где — параметр, характеризующий количество окисей азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж: ;

— коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксида азота в результате применения технических решений: .

.

Валовой выброс оксидов серы (т/год), определяется только для твердого и жидкого топлива по формуле:

где — содержание серы в топливе (%):;

— доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива: ;

— доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе: .

.

Платежи предприятия за нормативный выброс загрязняющих веществ в атмосферу (тыс. руб./год), определяется зависимостью:

где — ставка платы за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах ПДВ (руб.);

— фактическая масса выброса i-го загрязняющего вещества (т/год);

— масса предельно-допустимого выброса i-го загрязняющего вещества (т/год);

Ставка платы, руб./т, за нормативный выброс i-го загрязняющего вещества (т/год) определяется по формуле:

где — базовый норматив за выброс i-го загрязняющего вещества (руб./т);

— коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы: ;

— коэффициент индексации: ;

3. К наиболее эффективным принципам очистки газов относятся: гравитационный, инерциальный, поверхностное взаимодействие, сорбционный, химический, электроосаждение и др.

Циклон

Получил наибольшее распространение в промышленности и на предприятиях транспорта вследствие простоты конструкции. Осаждение твёрдых (пыль, зола, окалина) и жидких (капли) частиц основано на действии инерционных сил, проявляющихся при изменении скорости или направления потока. На рис. 2.1 изображена схема циклона для сухой очистки запылённого потока газа. Здесь инерционный принцип реализован путём закрутки потока 3 при тангенциальном, по касательной к относительно тяжёлые твёрдые частицы, стремясь сохранить прямолинейное движение, выносится к поверхности корпуса, за счёт действия сил трения теряют свою скорость и стекают по стенке вниз (гравитационное осаждение) в приёмный бункер 4.

На рис. 2.1. представлен циклон, на внутренней поверхности цилиндрического (конического) корпуса 1, вводе 2.

Сконцентрированная в бункере пыль периодически удаляется через заслонку (затвор) в днище (поток 7). Конструкция заслонки должна обеспечивать приемлемую герметичность корпуса, так как из-за подсоса наружного воздуха возможен вынос пыли в поток очищенного газа 6 через выходную трубу 5. Вихрь запылённого потока, совершив опускное, вращательно-поступательное движение, в нижней части корпуса вынужден изменить на 180⁰ направление своего перемещения и по приосевому объёму устремиться вверх к единственному выходу — трубе 6. В момент крутого поворота происходит дополнительное осаждение твёрдых частиц непосредственно в бункер.

Рис. 2.1.

Циклон относится к устройствам грубой (предварительной очистки) газового потока: он улавливает относительно крупные частицы (200 — 300 мкм) с КПД = 0,6 — 0,85. инерционный принцип может быть осуществлён и иным образом: искусственной закруткой потока газа (ротационный и вихревой циклоны и др.).

Существует оптимальное по эффективности значение скорости потока в корпусе циклона (около 3,5 м/с). При больших расходах очищаемого газа оно выдерживается путём распараллеливания потока по совокупности одинаковых циклонов, конструктивно оформленных в одном корпусе (например, батарейный циклон ЦН-15×4).

Скруббер

Скрубберы (от англ. scrub — чистить) относятся к аппаратам мокрой очистки отходящих газов от всех видов примесей: твёрдых частиц и капель жидкости (размером свыше 1 мкм), а также газовых включений, например окислов серы. Скрубберы работают на принципе осаждения примесей на поверхности жидкости (мелких капель или плёнке воды). В разнообразных конструктивных решениях используют те или иные силы для сближения взаимодействующих сред: инерции, турбулентной диффузии, броуновского движения и др. Ниже рассматривается конструкция капельного скруббера с трубой Вентури.

Запылённый поток газа 1 вводится в конфузор трубы Вентури, где по законам газодинамики разгоняется до скорости 50 — 200 м/с в узком сечении. Сюда же в горловину, подаётся поток воды 2, который благодаря распылу в форсунках и ударному воздействию На рис. 2.2. представлен скруббер, где высокоскоростной поток газа дробится на мельчайшие капельки с огромной суммарной поверхностью.

Капли жидкости своей поверхностью взаимодействуют с примесями особенно эффективно в диффузной части трубы Вентури, где происходит торможение потока газа. Из-за действия сил инерции белее тяжёлые капли дольше сохраняют свою скорость, обеспечивая тем самым скольжение в несущей среде и связанный с этим дополнительный эффект «промывания».

Рис. 2.2.

Последующая сепарация капель, обогащённых примесями, осуществляется при помощи полого циклона 4. Поток шлама 6 направляется на утилизацию, а промытый газ 5 — на выброс или дополнительную очистку. Эффективность улавливания (КПД) пленочного скруббера достигает 0,95 для пыли и капель 0,8 для окислов серы.

Скруббер может быть выполнен и без трубы Вентури, т. е. в виде простого циклона с тангенциальным вводом загрязнённого газа, если по внутренней поверхности организовать сток жидкости в плёнке. КПД плёночного скруббера существенно зависит и от смоченной поверхности, развить которую можно, например, за счёт размещения в объёме корпуса большого количества вертикальных стрежней. Такова конструкция скруббера типа МП-ВТИ.

Электрофильтр

Электрическая очистка газов от взвешенных в них твёрдых (пыль, зола) жидких (капли тумана) частиц основана на ударной ионизации газа при напряжении между электродами (пластинчатыми или трубчатыми) на уровне 50 — 90 кВ. Образующиеся при этом противоположно заряженные частицы газа (ионы) движутся в высоконапряжённом электрическом поле зазора к соответствующим электродам.

Твёрдые или аэрозольные фракции примесей, проносимые потоком газа между положительно и отрицательно заряженными электродами, адсорбируют своей поверхностью сталкивающиеся с ними ионы, приобретают электрический заряд и вместе с ним способность ускоренного перемещения в поперечном направлении. Под действием как электрических, так и газодинамических сил загрязнения оседают на большей части длины электродов (преимущественно на положительном, меньше — на отрицательном). В течение относительно небольшого промежутка времени осадок может заполнить всё проходное сечение и тем самым парализовать работу устройства. Удаление сконцентрированных загрязнений осуществляется различными способами: встряхиванием при осаждении твёрдых частиц или стеканием жидкой фракции (облегчается путём разогрева от постоянного источника).

Схема мокрого электрофильтра приведена на рис. 2.3. В осадительной камере (цилиндрической или в виде параллелепипеда) установлены электроды 3, в зазор которых проводится газ 1 через вспомогательный разогрев для улучшения текучести обеспечивается потоком пара 6. Выходной поток 5 практически полностью (КПД = 97 — 99%) избавлен от примесей, что определяет электрофильтр как последнюю ступень каскадной очистки газа. Например, на тепловой станции каскад очистки представлен как раз рассмотренными выше элементами (рис. 2.1 — 2.2).

Рис. 2.3

На рис. 2.3. представлен электрофильтр дырчатый щит (распределительную решётку) 2.

Проскоку смолообразующих частиц препятствует самоулавливающие зонты 4, а задержанные фракции стекают в бункер и через гидравлический затвор выводят из аппарата (поток 7). Особая проблема, связана с выведением из выбросов газовых включений типа SO₂, NO₂, H₂S, CO и др.; здесь используют иные принципы улавливания: барботажный (пропускание загрязнённого газа через слой жидкости), химический (например каталитический) и др.

4. С целью снижения вредных выбросов в атмосферу, возникающих при сжигании топлива в топках котельных, а также других технологических процессах следует применять технические средства очистки газов. Эти технические средства реализуют ограниченный набор различных принципов действия (эффектов осаждения): гравитационный, инерционный, поверхностное взаимодействие, сорбционный, химический, электроосаждение и др. Для варианта № 3 необходимо применять такие технические средства очистки газов, которые выводят из выбросов газовые включения SO₂, NO₂. Здесь необходимо использовать иные принципы улавливания: барботажный (пропускание загрязнённого газа через слой жидкости), химический (например каталитический) и др.

Практическая работа № 3

Эколого-экономическая оценка воздействия объектов на водные ресурсы

Цель работы: знакомство с методом получения комплексной эколого-экономической оценки воздействия производственной деятельности предприятия на водные ресурсы.

1. Основными ингредиентами-загрязнителями водных ресурсов предприятиями железнодорожного транспорта в варианте № 3 являются нефтепродукты и медь.

2. Физическая масса годового сброса (фактический сброс) i-той примеси, т/год, определяется из следующего соотношения:

где — среднегодовое значение концентрации i-го вещества, определяемое регулярным лабораторным анализом, мг/л;

— объем годового сброса сточных вод.

Платежи предприятий за нормативный сброс загрязняющих веществ в водоемы, тыс. руб./год, определяются зависимостью:

где — ставка платы за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов сбросов, руб.;

— масса нормального сброса i-го загрязняющего вещества, т/год, определяется по формуле:

где — предельно-допустимая концентрация i-го загрязняющего вещества.

Ставка платы, руб./т, за нормативный сброс i-го загрязняющего вещества определяется по формуле:

где — базовый норматив платы за сброс i-го загрязняющего вещества, руб./т;

— коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта; для рек Енисея он составляет 1,7;

— коэффициент индексации, К=1.

Плата за сверхнормативный сброс загрязняющих веществ взимается в пятикратном размере и определяется путем умножения соответствующей ставки платы на разницу между фактическим и нормативным сбросом i-го загрязняющего вещества:

Суммарные платежи предприятия за сброс сточных вод определяется по формуле:

При сбросе загрязняющих веществ в канализацию предприятие-загрязнитель заключает на некоторый период времени (как правило, на год) договор с владельцем канализации и платит ему определенную сумму за очистку сточных вод при условии, что концентрация загрязняющих веществ в них не превышает ПДК. В случае превышения, дополнительно взимается плата за сверхнормативный сброс. Значения ПДК и ставка платы устанавливаются владельцем канализации.

3. Удельный коэффициент воздействия определяется по формуле:

где В — размер годового объем валовой продукции предприятия в натуральных или стоимостных единицах.

Коэффициент воздействия состоит из:

Показатель, характеризующий водоемкость (ресурсоемкость) объекта есть:

где r — стоимость единицы объёма потреблённой воды, r=0,012· 10,55 руб/м³; W — объём водопотребления, тыс. м³/год; принимаем W=V· 1,1, где V — объём годового сброса сточных вод, тыс. м³/год:

Показатель Кз характеризует экологическое совершенство технологии производства и очистки сточных вод; он определяется зависимостью:

где Ууд — показатель удельного ущерба, наносимого водным ресурсам одной тонной условного загрязнителя, Ууд=4,67 тыс. руб/у.т;

М — суммарная приведённая масса сбросов загрязняющих веществ, рассматриваемым объектом у.т./год;

N — число учитываемых ингредиентов в стоке;

mi — физическая масса годового сброса i-ой примеси, т/год;

Ai — показатель относительной опасности, выраженный в тоннах условного загрязнителя, экологическое воздействие которого эквивалентно одной тонне сброса i-го вещества, у.т./т.

где ПДКуз и ПДКi — предельно допустимые концентрации соответственно условного загрязнителя и i-го вещества, мг/л.

Санитарно-гигиенический показатель сточных вод Кс рассчитывается по формуле:

где, а — компенсация за допущение в стоке единицы ПДК по соответствующему веществу, принимаем а=0,04· 10,55 тыс. руб./год.