3046

Приведенные выше уравнения могут быть использованы для предварительной оценки токсичности химического загрязнения атмосферы.

Производственно-хозяйственные стандарты качества окружающей среды определяют предельно допустимые параметры производственно хозяйственной деятельности конкретных объектов с точки зрения экологической защиты природной среды. К ним относятся нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ, химических и биологических воздействий и др. ПДВ - это объем (количество) загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельным источником за единицу времени, превышение которого ведет к превышению ПДК в среде, окружающей источник загрязнения, и, как следствие, к неблагоприятным последствиям в окружающей среде и риску для здоровья людей.

ПДВ рассчитывают по методам, разработанным Госкомгидрометом и стандартизованным ГОСТ 17.2.3-02–78. При его установлении для каждого предприятия принимается во внимание перспектива развития промышленного производства в этом районе, расположение уже действующих предприятий и жилой застройки, географические и климатические условия местности, расположение санитарно-защитных и

Лабораторная работа №1 Оценка уровня выбросов вредных веществ в атмосферу

Для промышленного предприятия, расположенного на ровной местности,

1)рассчитать величину максимальной концентрации вредного вещества у земной поверхности, прилегающей к предприятию, при выбросе из трубы нагретой газовоздушной смеси;

2)определить расстояние от источника выброса, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации вредных веществ (по оси

21

факела);

3)определить фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха и дать оценку рассчитанного уровня загрязнения воздуха в приземном слое промышленными выбросами путем сравнения со среднесуточной предельно допустимой концентрацией (ПДК);

4)определить опасную скорость ветра и рассчитать значения приземных концентраций вредных веществ в атмосфере по оси факела выброса на расстояниях 50м и 500м от источника выброса;

5)рассчитать предельно допустимый выброс вредного вещества.

1 - оксид азота (NO); 2 - оксид углерода (CO); 3 - диоксид азота (NO2); 4 - диоксид серы (SO2).

Указания к выполнению задания 1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества

См, мг/м3, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных метеорологических условиях определить по формуле

См = А* М* F* m* n*η

H2 * 3√ Q T

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (для Нижегородского региона равен 140).

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания

вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ

F = 1);

η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае ровной местности η=1);

m, n - безразмерные коэффициенты, вычисляемые согласно п.б.

22

Вторая лабораторная работа по дисциплине "Экологический контроль" посвящена расчету характеристик сброса сточных вод предприятий в водоемы. Работа выполняется в течении четырех занятиях в компьютерном классе.

Лабораторная работа №2 Расчет характеристик сброса сточных вод предприятий в водоемы

Качество поверхностных вод нормировано для хозяйственно питьевого, культурно-бытового и рыбо-хозяйственного водопользования. Для первых двух категорий определяющими являются санитарногигиенические нормы. Для воды установлены предельно допустимые концентрации более чем 960 химических соединений, которые объединены в три группы по следующим лимитирующим показателям вредности (ЛПВ):санитарно-токсикологическому (с.-т.); общесанитарному (общ.); органолептическому Технологический цикл одного из предприятий требует потребления

значительных количеств воды. Источником является расположенная недалеко от предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода почти полностью возвращается в реку в виде сточных вод промышленного предприятия. В зависимости от профиля предприятия сточные воды могут содержать самые различные вредные по санитарно-токсикологическому признаку химические компоненты. Их концентрация, как правило, во много раз превышает концентрацию этих компонентов в реке. На некотором расстоянии от места сброса сточных вод вода реки берется для нужд местного водопользования самого разного характера (например, бытового, сельскохозяйственного). В задаче необходимо вычислить концентрацию наиболее вредного компонента после разбавления водой реки сточной воды предприятия в месте водопользования и проследить изменение этой концентрации по фарватеру реки. А также определить нормативно допустимый сброс (НДС) по заданному компоненту.

23

справедливо приближение Реальная концентрация вредного компонента в водоеме в месте

ближайшего водозабора вычисляется по формуле: Св = С / К.

Эта величина не должна превышать ПДК (предельно допустимая концентрация).

Необходимо также определить, какое количество загрязняющих веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчеты проводятся только для консервативных веществ, концентрация которых в воде изменяется только путем разбавления, по санитарнотоксилогическому показателю вредности. Расчет ведется по формуле:

Сст.пред. = К · ПДК,

где Сст.пред. – максимальная (предельная) концентрация, которая может быть допущена в СВ или тот уровень очистки СВ, при котором после их смешивания с водой у первого (расчетного) пункта водопользования степень загрязнения не превышает ПДК.

Предельно допустимый сток рассчитывается по формуле:

ПДС = Сст.пред. · q / C.

В результате вычислений должны быть получены следующие характеристики СВ

-кратность разбавления К;

-концентрация в месте водозабора – Св, мг/л;

-предельная концентрация в стоке – Сст.пред., мг/л;·

-предельно допустимый сброс – НДС, мг/с;

Третья лабораторная работа по дисциплине "Экологический контроль" посвящена нормирование загрязняющих веществ в почве. Работа выполняется в течении четырех занятиях в компьютерном классе.

Вопрос установления ПДК загрязняющих веществ в почвах весьма сложен. С одной стороны, почвенный покров - среда, гораздо менее подвижная, чем поверхностные воды и атмосфера, и аккумуляция

25

поступающих в почву химических соединений может происходить в течение долгого времени, постепенно приближаясь к предельно допустимым концентрациям. Поэтому основным фактором определения предельно допустимых выбросов (ПДВ) для какого-либопредприятия или группы предприятий должно быть предполагаемое время работы, в течение которого

впочве прилегающих территорий накопится количество выбрасываемого загрязняющего вещества, достигающее ПДК. С другой стороны, активная микробиологическая жизнь почвы и протекающие в ней физико-химические процессы способствуют трансформации посторонних веществ, поступающих

впочву, причем направление и глубина этого процесса определяются многими факторами. В ряде случаев разрушение загрязняющих веществ и их миграция так малы, что ими можно пренебречь; в других случаях результаты протекания процессов деградации и миграции посторонних химических соединений в почве сопоставимы с темпами их поступления, и предел их накопления в почве обусловливается равновесием между процессом поступления загрязняющих веществ и их удалением в результате разрушения или миграции.

Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах определяются не только их химической природой и токсичностью, но и особенностями самих почв. В отличие от воздуха и воды почвы зонально-генетическогоряда настолько разнятся друг от друга по химическому составу и свойствам, что для них не могут быть установлены унифицированные уровни ПДК. Эти уровни неизбежно должны варьировать в зависимости от конкретной обстановки: биоклиматических особенностей природной зоны, свойств почвы, возделываемых культур, системы удобрений, агротехники и т.п.

От других компонентов биосферы почва отличается еще и тем, что загрязняющие вещества поступают в нее не только с атмосферными выпадениями, поливными водами, в составе балластных веществ и различных отходов, но и вносятся преднамеренно как удобрения и ядохимикаты. При этом в почвах сложно проследить тенденции изменения

26

уровней загрязнения, так как для этого требуются длительные наблюдения. Исключение составляют лишь некоторые виды пестицидов, способные быстро разлагаться под воздействием внешних факторов.

Много внимания уделяется разработке нормативов содержания в почве тяжелых металлов (ТМ), негативно влияющих на почвенные процессы, плодородие почв и качество сельскохозяйственной продукции.

Восстановление биологической продуктивности почв, загрязненных тяжелыми металлами, - одна из наиболее сложных проблем охраны биоценозов. Основными показателями, влияющими на накопление ТМ в почвах, являются кислотно-основные свойства и содержание гумуса. Учесть все разнообразие почвенно-геохимических условий при установлении ПДК ТМ практически невозможно. В настоящее время для ряда тяжелых металлов установлено ориентировочно-допустимое количество (ОДК) их содержания

впочвах, утвержденное приказами органов здравоохранения № 1968 - 79, 25546 - 82, 3210 - 85 и 4433 - 87, которые используются вместо ПДК При превышении допустимых значений содержания ТМ в почвах эти

элементы накапливаются в растениях в количествах, превышающих их ПДК

вкормах и продуктах питания.

Принципы нормирования химических загрязнений почвы несколько отличаются от принятых для атмосферного воздуха и природных вод, поскольку поступление вредных веществ в организмы человека и животных непосредственно из почвы происходит в исключительных случаях и в незначительных количествах. В основном химические соединения, находящиеся в почве, поступают в организм через другие субстраты, контактирующие с почвой: воду, воздух, растения. Поэтому при определении ПДК загрязняющих веществ в почве особое внимание уделяется тем соединениям, которые могут мигрировать в атмосферу, грунтовые или поверхностные воды или накапливаться в растениях, снижая качество сельскохозяйственной продукции.

27

Лабораторная работа №3 Нормирование загрязняющих веществ в почве

Определить массу и объем осадка, образовавшегося после очистки бытовых сточных вод, который допустимо использовать в качестве удобрения для сельскохозяйственного объекта.

Расчет количества осадка, который возможно использовать в качестве удобрения, проводится по следующей методике:

1. Составляется уравнение материального баланса, исходя из условия равномерного смешивания осадка с плодородным слоем почвы

Сф · М + Сос · m = Ссм (М + m) ,

где Сф – фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы; М – масса плодородного слоя почвы, кг; Сос – концентрация i-го вещества в осадке, мг/кг осадка; m = масса осадка, кг; Ссм – концентрация i-го вещества в почве после смешивания ее с осадком, мг/кг почвы.

Для того чтобы осадок можно было использовать в качестве удобрения, необходимо соблюдение следующего основного условия для каждого вещества: Ссм ≤ ПДК,

где ПДК – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы.

2. Определяется объем W и масса М плодородного слоя почвы на участке по формулам:

W = H · S , M = W · pп ,

где H – мощность почвенного слоя, м; S – площадь с/х объекта (участка), м2, pп – плотность почвы, т/м3.

Четвертая лабораторная работа посвящена оценке эффективности улавливания промышленных выбросов в атмосферный воздух.

Работа выполняется в течении четырех занятиях в компьютерном классе.

Лабораторная работа №4 Оценка эффективности улавливания промышленных выбросов

28

Основной задачей является ознакомление обучающихся с количеством и составом загрязнений атмосферного воздуха различными производствами, возможными путями их отделения и очистки от них воздуха, с методами контроля загрязнений. Овладение навыками экспериментальной очистки атмосферного воздуха различными методами.

Наибольший удельный вес загрязнений атмосферного воздуха приходится на долю оксидов углерода, серы и азота, углеводородов и промышленной пыли. В атмосферу Земли ежегодно выбрасывается 250 млн т пыли, 200 млн т оксида углерода, 150 млн т диоксида серы, 50 млн т оксидов азота, более 50 млн т различных углеводородов и 20 млрд т диоксида углерода.

Загрязнения в атмосферу могут поступать непрерывно или периодически, залпами или мгновенно. В случае залповых выбросов за короткое время в воздух выделяется большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях или сжигании быстро горящих отходов производства на специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды иногда на значительную высоту, что происходит при взрывных работах и авариях.

Организованный промышленный выброс - это выброс, поступавший в атмосферу через специально сооруженные газоотводы, воздуховоды, трубы. Неорганизованный– промышленный выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки и хранения продукта.

Организованные выбросы на предприятиях могут быть технологическими и вентиляционными. К технологическим относятся выбросы при технологических процессах, выбросы при продувке оборудования, труб ТЭС, котельных. К вентиляционным относятся выбросы общеобменной и местной вытяжной вентиляции.

29

В атмосферу с отходящими газами поступают твердые, жидкие, паро- и газообразные неорганические и органические вещества, поэтому по агрегатному состоянию загрязнения подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и смешанные.

Отходящие газы промышленности, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой

всистеме являются газы, а дисперсионной - твердые частицы или капельки жидкости. Промышленное производство - источник различного вида загрязнений окружающей среды. Вид, количество и состав загрязнений определяются производственным процессом, используемым сырьем, материалами и масштабами производства. Основными производствами машиностроительного и авиационного комплексов являются литейное, сварочное, прокатное, электрохимическая и механическая обработка металлов. В литейном производстве атмосферный воздух загрязняется, главным образом, пылью, оксидом углерода и сероуглеродом. Кроме того, в состав вентиляционных выбросов могут входить аммиак, формальдегид, фенол, углеводороды и др. Применение в термических цехах химических веществ (СО, СO2, NH3, Рb, масла, горючие газы, цианиды) создает возможность поступления в воздух как самих перечисленных веществ, так и продуктов их термической деструкции. Почти все технологические процессы

вцехах металлопокрытий являются источниками выделения в воздушную среду вредных веществ. Нагретые травильные и гальванические растворы интенсивно испаряются, выделяя цианиды, оксиды азота, серный ангидрид (SО3), хлористый водород, хромовый ангидрид (СгO3), пары кислот и щелочей.

Для очистки воздуха от твердых взвешенных частиц на промышленных предприятиях широко используются циклоны. Циклон представляет собой цилиндрический резервуар с конусом внизу. Неочищенный воздух поступает внутрь цилиндра в его верхней части, где воздушный поток закручивается вокруг центральной трубы. Под действием центробежной силы твердые

30