Расчет предельно допустимых концентраций

• Упражнение 3
• Упражнение 5
• Упражнение 9
• Упражнение 18
• Задача
• Список литературы

Упражнение 3

1. В Новосибирской области в 1995 г. из россыпей долины реки Суенги было намыто 174 кг золота при среднем его извлечении 0,2 г из 1 м³ песков. Драга выбирает перед собой пески, промывает их и сбрасывает за собой, постепенно продвигаясь по россыпи. Рассчитайте длину и площадь нарушенного драгой участка земли за сезон, принимая ширину разрабатываемой россыпи 50 м и мощность отрабатываемого слоя песков 2 м. Оцените ориентировочно массу уничтоженной драгой растительности. Сколько лет, по-вашему мнению, понадобится для восстановления биоценозов на нарушенном участке долины реки?

Общий объем песков, который был промыт, составляет:

Х = 174 000? 0,2 / 1 = 870 000 м³

Длина промытой поверхности составляет:

L = 870 000 / 50 / 2 = 8700 м Площадь промытой поверхности:

S= 8700? 50 = 435 000 м2

Ориентировочная масса уничтоженной растительности — 400 кг Для восстановление биогеоценозов потребуется не менее 20 лет.

2. Из мировых россыпей в двадцатом веке добыто 3000 т золота при среднем извлечении его 0,5 г/м3 песков. При тех же параметрах отработанных россыпей (2? 50 м) сопоставьте суммарный путь, пройденный драгами, с протяженностью какой-нибудь крупнейшей реки мира. Какая масса песков при этом была промыта (удельную насыпную плотность их принять 2 кг/дм3)?

Длина, пройденная драгами:

L = 3000? 106 / 0,5 / 50 / 2 = 15 тыс. км

Следовательно, можно сравнить путь, пройденный драгами с Нилом.

Масса, промытых песков:

М = 0,5? 2? 109 = 109 т.

Упражнение 5

Бессточное озеро (рН воды в нем 6,7) площадью (S) 12 км² и средней глубиной (Н) 3 м. С серной кислотой поступило 60% массы активных ионов водорода, с азотной — 40%. При какой величине рН дождевого осадка величина рН воды озера снизится до 5,0. Приведет ли это к угрозе гидробионтам?

При рН = 6,7 концентрация Н+ в воде составляет 1*10−6,7 г/л = 0,19 мг/л.

Объем озера = 12 * 3 = 36 м³

рН воды озера снизится до 5,0 при изменении Н+ в 1,7 раз.

Снижение рН озера до 5,0 приведет к угрозе гибели гидробионтов. При рН = 6,0 погибают улитки, моллюски и ракообразные, при рН = 5,6 — гибнуть некоторые рыбы, восприимчивые к кислотному загрязнению насекомые, фитои зоопланктоны.

Упражнение 9

В печати сообщается, что река Обь даже на расстоянии десятков километров вниз по течению от г. Новосибирска загрязнена. В частности, указывается, что содержание меди в обской воде достигает 3 ПДК, а нефтепродуктов — 6 ПДК.

О каких видах ПДК этих веществ идет речь: для водных объектов хозяйственно-питьевой категории водопользования или водных объектов рыбохозяйственного значения? Для ответа на вопрос рассчитайте, какое количество меди и нефтепродуктов должно ежесуточно сбрасываться в р. Обь предприятиями г. Новосибирска в каждом из указанных вариантов. Оцените реальность этих событий.

Средний расход воды в р. Обь составляет 5000 м3/с. Условно принимаем, что коэффициент полноты смешения сточных вод, сбрасываемых новосибирскими предприятиями в р. Обь, с речной водой равен в контролируемом створе реки 0,7.

Речь идет о видах ПДК для водных объектов рыбохозяйственной категории водопользования, так как Медь — 5000 * 0,7 / 3 = 0,016

Нефтепродукты — 5000 * 0,7 / 6 = 0,058

Для обеспечения высокой степени очистки сточных вод одной биохимической очистки производственных сточных вод недостаточно, поэтому применяют физико-химические методы, с использованием коагуляции и флотации. Реагентный способ очистки достаточно эффективен и прост. Этот способ применяют практически при неограниченных объемах сточных вод.

Совместное использование коагулянтов и флокулянтов позволяет еще более расширить использование этих реагентов для очистки сточных вод. Большие резервы интенсификации метода коагуляции и флокуляции связаны как с более глубоким исследованием механизмов явлений, сопровождающих эти процессы, так и с более эффективным использованием различных физических воздействий.

Для технологии очистки воды и обезвреживания осадков большое значение имеет рациональное использование реагентов, так как годовой расход только флокулянтов составляет сотни тонн. Определение оптимальной дозы реагентов представляет собой весьма сложную задачу, так как в практике очистки воды возможно одновременное изменение ряда факторов, например состава и количества примесей.

Упражнение 18

Цезий-137 обладает большим химическим сродством с калием и поэтому способен активно замещать его в мышечной ткани организмов.

Примем, что в теле сотрудника АЭС накопилось 0,015мк/г этого радионуклида. Требуется рассчитать годовую эквивалентную поглощенную дозу излучения в зивертах, обусловленную внутренним облучением этого сотрудника, и сравнить ее с предельно допустимой дозой, составляющей для персонала АЭС 0,05 Зв/год.

Данные для расчета: Сз-137- в-излучатель, Ер = 0,52 МэВ, при каждом распаде ядра цезия помимо в-частиц выделяется у-квант с энергией Еу = 0,66 МэВ, облучению подвергается все тело сотрудника массой 70 кг.

Эквивалентная поглощенная доза радиации рассчитывается по формуле:

Дэкв = Квзв * dЕ / dm,

где dЕ — энергия, Дж, переданная ионизирующим излучением определенного вида веществу, находящемуся в элементарном объеме,

dm — масса вещества, кг, в этом элементарном объеме, Квзв — взвешивающий коэффициент (для в — излучений = 1)

Эквивалентная поглощенная доза радиации для сотрудников:

Дэкв = Мэкв * t = 10 Р/ч * 1500 / 106= 0,15 Р = 1,5 мЗв/год

Задача

В 2001 г. котельная станция выработала заданное количество тепла. Топливо — мазут. При его сжигании в атмосферу выбрасываются сажа, оксид углерода, диоксид азота, пентаоксид ванадия и диоксид серы. Газоочистка в котельной отсутствует.

В 2002 г. котельная работала весь год на более дешевом, но менее качественном с экологической точки зрения мазуте. Тепла при этом было выработано столько же, как и в 2001 г.

Известны:

I. Параметры работы котельной в 2001 и 2002 гг. (таблица):

W — тепловая производительность котельной, тыс. Гкал/год;

Q у. т — теплотворная способность условного топлива, принимаемая равной 7000 ккал/кг;

Qм — теплотворная способность использовавшегося в котельной мазута, ккал/кг;

рs — содержание серы в мазуте, %;

ру — содержание ванадия в мазуте, %,

Цм — цена мазута, руб./т;

g у. т — удельный расход условного топлива на производство 1 Гкал тепла в тоннах.

II. Удельные выбросы в атмосферу (g1) сажи, оксида углерода (СО) и диоксида азота (NО2), равные соответственно 0,2, 14,0 и 2,0 кг/т сжигаемого мазута.

Все количество серы и ванадия переходит в газовую фазу при сжигании мазута в виде оксидов по уравнениям

S + O2 > SO2

4V + 5O2 > 2V2O5

Атомные массы кислорода, серы и ванадия равны соответственно 16, 32 и 51 атомным единицам. Следовательно, в соответствии со стехиометрическими балансами уравнений в атмосферный воздух поступает диоксида серы в два, а пентаксида ванадия в 1,78 раза больше содержания соответственно серы и ванадия в мазуте.

III. Установленные для котельной нормативы выбросов вредных веществ в атмосферу, по которым:

а) валовые годовые выбросы всех вредных веществ относились в 2001 г. к предельно допустимым (Мпдв);

б) на 2002 г. разрешение на выбросы не корректировалось, то есть действующими остались нормативы Мпдв 2001 г. по каждому вредному веществу.

Требуется:

1. Рассчитать раздельно для каждого года работы котельной:

— индивидуальные валовые выбросы (Мвал) вредных веществ в атмосферу и их сумму в целом (Мобщ), т/год;

— коэффициент опасности предприятия (КОП) по воздействию на атмосферу путем предварительного определения коэффициентов опасности каждого вещества (КОВ), выбрасываемого котельной в атмосферный воздух;

— сумму платы котельной за выбросы вредных веществ (Упi), руб./год, принимая во внимание то, что по существующему законодательству доля выбросов каждого из конкретных вредных веществ сверх установленного для них норматива относится к категории сверхлимитных.

2. Дать экологическую — для населенного пункта — и экономическую — для предприятия — оценку последствий использования котельной менее качественного мазута в 2002 г. с приведением сводной таблицы основных сопоставительных результатов расчетов.

Значение Мвал = рассчитывается по формуле: Мвал = g1 * Рнат Рнат = W * g у. т * Q у. т / Q нат

2001 г. — Рнат = W * g у. т * Q у. т / Q нат = 180 * 0,17 * 7000 * 9200 = 197 064*105

2002 г. — Рнат = W * g у. т * Q у. т / Q нат = 180 * 0,17 * 7000 * 8400 = 179 928 * 104

2001 г. — (диоксид серы) Мвал = 0,64 * 197 064*105 = 1261т/год

2001 г. — (пентаксида ванадия) Мвал = 90,78 * 197 064*105 = 1788 т/год

2002 г. — (диоксид серы) Мвал = 0,64 * 179 928 * 104 = 1151т/год

2002 г. — (пентаксида ванадия) Мвал = 90,78 * 179 928 * 104 = 1633 т/год

2001 г. — Мобщ = 1261 + 1788 = 3049 т/год

2002 г. — Мобщ =1151 + 1633 = 2784 т/год

2001 г. — Пi (сера) = Нi (Мпдв + 5Мвсв + 25 М св. лим) * К1 * К2 = 0,33 * 7566 * 100 * 1,2 = 299 613,6 руб./год

2002 г. — Пi (сера) = Нi (Мпдв + 5Мвсв + 25 М св. лим) * К1 * К2 = 0,33 * 6906 * 100 * 1,2 = 273 477,6 руб./год

2001 г. — Пi (ванадий) = Нi (Мпдв + 5Мвсв + 25 М св. лим) * К1 * К2 = 0,33 * 10 728 * 100 * 1,2 = 424 828,8 руб./год

2002 г. — Пi (ванадий) = Нi (Мпдв + 5Мвсв + 25 М св. лим) * К1 * К2 = 0,33 * 9798 * 100 * 1,2 = 388 000,8 руб./год Учитывая полученные данные, можно сказать, что для предприятия экономичнее использовать мазут более низкого качества, но со стороны экологии, можно сказать, что использование мазута более низкого качества хуже влияет на населенный пункт.

1. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

2. Бажин Н. М. Кислотные дожди. // СОЖ. — 2001. — № 7.

3. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2003.

4. Охрана окружающей среды. / Под ред. Брылова С. А., Грабчак Л. Г., Комащенко В. И. — М.: Высшая школа, 1999

5. Петров К. М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы. — СПб: Химия, 1998.