ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СВЯЗИ, ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

 

                                                                                  

 

 

ЗАДАНИЯ  И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО КУРСУ

«ЭКОЛОГИЯ»

 

для студентов 3 курса обучающихся по  всем направлениям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАШКЕНТ 2014

Составители: С.М. Абдуллаева, Н.Ю. Амурова, Е.А. Борисова.

Задания  и методические указания к практическим занятиям по курсу

«Экология»./ТУИТ. 68 с. Ташкент, 2014

 

 

Пособие  представляет  собой  руководство  к  выполнению  практических работ по курсу «Экология» для студентов  всех  специальностей  университета.  В  пособии  содержится описание 8 практических работ по разделам курса: указаны общие сведения,  порядок расчета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Экология (от греч. уikos –жилище, местопребывание и …логия) – наука о  взаимоотношениях  организмов между собой и с  окружающей  средой. Эти  взаимоотношения образуют единую и очень сложную систему. Все живое,  включая человека, – неотъемлемая часть этой системы.   Современное  человечество,  вооруженное  техникой  и  использующее  огромное  количество  энергии,  является  очень  мощной  силой,  воздействующей  на  природу  Земли.  Если  эти  воздействия  не  учитывают  природных  законов  и  разрушают  установившиеся  за  миллионы  лет  связи,  возникают катастрофические последствия. Люди уже столкнулись с целым  рядом природных катастроф, вызванных их деятельностью, и обеспокоены  тенденцией нарастания неустойчивости природы.  Экология  в  настоящее  время  приобретает  особое  значение  как  наука,  позволяющая найти пути выхода из возникающего кризиса. Только изучив  существующие  в  природе  закономерности,  можно  понять  каким  образом  следует  организовывать  собственные  отношения  со  средой  обитания,  по  каким  принципам  развивать  и  использовать  техническую  вооруженность  человечества. 

Таким  образом,  для  экологически грамотного хозяйствования  на  Земле  следует  знать    как  взаимодействуют  со  средой  отдельные организмы, иметь понятие об общепланетных связях жизни и места в  них человеческого общества.   В данном пособии, в соответствии с программой дисциплины, основное внимание уделено общим вопросам экологии, воздействию химических веществ на организм человека, защите окружающей среды от загрязнения, а также экономическим и правовым вопросам управления охраной окружающей среды.

 

 

 

Указания к выполнению задач.

 

Условия задачи полностью переписываются. Ответы сопровождаются ссылкой на соответствующие нормативные данные, излагается методика решения задач и обосновываются расчетные формулы. Для выборных коэффициентов указывается справочная литература и номер страницы.

                  

 

Методические указания включают:

 

§ Содержание задания

§ Требования к отчету

§ Описание задач

§ Исходные данные с вариантами*

§ Справочные данные

§ Формы отчетов по каждой задаче

 

 

Каждый студент выполняет индивидуальное задание в соответствии с номером студенческого билета

(последние 1 или 2 цифры).

 

 

 

Контрольные работы, оформленные небрежно и без соблюдения предъявляемых к ним требований, не рассматриваются.

 

 

 

 

 

 

 

Практическая работа № 1.

 Воздействие промышленных

выбросов на окружающую среду

 

 

Установить величину максимальной приземной концентрации вредных веществ от холодных и промышленных выбросов из одиночного источника с круглым устьем.

         Общие сведения: Методы очистки газов от выбросов

Очистка газа – отделение от газа и превращение в безвредное загрязняющее вещество, поступающее из промышленного источника.

Классификация методов очистки:

1. по типу процесса: абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные, каталитические

2. по характеру процесса: регенерационные, нерегенерационные

3. по типу получаемого продукта

4. по виду загрязнений (пыль, аэрозоли, туманы, газы) и т.д.

.        В зависимости от дисперсного состава загрязнений используют следующие аппараты для очистки газов (пылеулавливающие аппараты):

-    механические: циклоны, вихревые, ротационные, радиальные

-    гидравлические: центробежные, механические, турбулентные, скрубберы, барботажные и пенные

-    фильтрационные: тканевые фильтры, зернистые, волокнистые

-    электрические

1.                Сухие методы очистки.

- пылеосадительные камеры

- пылеуловители: инерционные, динамические, вихревые

- циклоны

- фильтры: волокнистые, тканевые, зернистые, керамические.

2.                Мокрые методы очистки.

- газопромыватели: полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия, центробежные, механические, скоростные.

3.                Электрические методы очистки.

      - сухие электрофильтры

                   - мокрые электрофильтры

К механическим очистным устройствам относятся гравитационные и инерционные пылеуловители. Частицы в циклонных аппаратах выделяются под действием центробежной силы в процессе вращения газового (воздушного) потока в корпусе уловителя. Эффективность работы циклона зависит от размеров частиц пыли (при 4-5 мкм – 60%; при 10мкм – 80%; при 30-40 мкм – до 95%).

Гидравлические очистные устройства основаны на процессе мокрого пылеулавливания за счет контакта запыленного газового потока с жидкостью. По принципу работы гидравлической аппараты: полые и насадочные (скрубберы), барбатажные и пенные, динамические и турбулентные и др.

Фильтрационные очистные устройства основаны на прохождении газа через пористую перегородку (фильтр), в ходе которого взвешенные частицы задерживаются фильтром, а газ проходит через него. «+» фильтрационного метода: высокая степень очистки, относительная простота конструкции. “-“: громоздкость оборудования. Фильтры для пылеулавливания: тканевы, зернистые, волокнистые.

Электрофильтр – устройство, в котором улавливание взвешенных частиц происходит под воздействием электростатических сил. “+”: универсальность, -: высокая стоимость, невозможность проводить очистку взрывоопасных газов.

Метод конденсации: применяют для улавливания паров и летучих растворителей. В основе метода лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Достоинства: простота аппаратурного оформления и эксплуатации установки.  Недостатки:  взрывоопасность процесса, высокие расходы холодильного реагента и электроэнергии, низкий вывод растворителей.

Метод компримирования базируется на том же явлении, что и метод конденсации, но применительно к парам растворителей, находящихся под высоким давлением. Недостатки: сложность аппаратурного выполнения, невозможность работы с парами с низкой концентрации.))

 

                                                                                                   Таблица №  1

 

Предпоследняя  цифра номера студенческого билета

Количество выбросов г/сек

MCO

MNO2

MSO2

MПЫЛЬ

1

13

0,85

6

13

2

2380

106

684

265

3

217

6,3

57,4

28,2

4

3050

127

805

297

5

189,3

8,8

62,4

20,6

6

208,5

9,8

68,2

27,8

7

4150

157

950

325

8

848,6

56

368

168

9

1200

84

478

206

0

1296

92

502

220

 

 

 

 

 

 

   

            Таблица 2

 

Последняя цифра номера студенческого билета

N

H, м

Д, м

W, м/с

Tг, 0С

Tа, 0С

A

1

3

125

3

20,8

118

22,5

200

2

1

33

1,3

12,6

182

20,4

200

3

3

130

3

21,4

115

24,8

200

4

1

45

1,5

12,2

167

24,6

240

5

2

50

1,6

13,5

154

18,6

200

6

2

55

1,6

14,2

146

24,5

200

7

3

145

3

22

114

25,6

200

8

2

100

2,5

18,8

135

30

200

9

2

110

2,8

20,6

130

28,5

240

0

3

120

2,8

22

120

20

240

 

CфCO = 1,5 мг/м3                                     ПДКCO = 5 мг/м3

CфNO2 = 0,03 мг/м3                         ПДКNO2 = 0,085 мг/м3

CфSO2 = 0,1 мг/м3                                     ПДКSO SO2 = 0,5 мг/м3

CфПЫЛЬ = 0,2 мг/м3                        ПДКПЫЛЬ = 0,5мг/м3

 

Варианты даны в таблице № 1. и 2.

 

1.                Сравните общие показатели вредных веществ и постоянной концентрации в атмосферном воздухе с их нормами предельно допустимых концентраций (ПДК).

2.                Рассчитать предельно допустимый выброс для каждого вещества в атмосферном воздухе (ПДВ).

3.                Укажите мероприятия, которые необходимы для уменьшения выбросов, если масса выбрасываемого в воздух вредного вещества превышает норму ПДВ.

 

Произвольно выбираем F – неизменяемый коэффициент учитывающий  скорость выхода вредного вещества в атмосферном воздухе, в интервале от 70% до 90%.

Вычисляем ототрафикационный коэффициент f по формуле:

 

, :%

 

(1)

             

где    W-средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из источника (м/с),

         Д-диаметр устья источника(м),

         H-высота приземной поверхности источника выброса(м),

         Tr-температура газо-воздушной смеси (0С),

         Ta-температура воздуха (0С)

 

Рассчитываем выброс газа от устья источника m:

 

, м3/сек

 

(2)

 

     Для «холодных выбросов» вычисляем VM по формуле:

 

, м3/сек,

 

(3)

             

где n- неизменяемый коэффициент n = 3

 

Рассчитываем объем газо-воздушной смеси V1:

 

, м3/сек

 

(4)

             

Рассчитываем величину максимальной приземной концентрации вредных веществ от холодных промышленных выбросов из одиночного источника с круглым устьем CM:

 

, м3/сек

 

(5)

 

где M-совокупность вредных веществ выбрасываемых в атмосферу (г/сек)

        

Вычисляем совокупный объем газо-воздушной смеси выбрасываемой из одного источника V

 

, м3/сек

(6)

 

Если предельно допустимые выбросы (ПДВ) от одного источника не превышает концентрацию в приземной поверхности ПДК, то для «холодных выбросов» определяем ПДВ по формуле (для всех допустимых концентраций):

 

, мг/м3

(7)

 

Самая высокая концентрация вредных веществ в приземной поверхности при высоте одного «холодного» источника – Н, (для всех допустимых концентраций), определяется по следующей формуле:

, мг/м3

 

(8)

 

Самая высокая концентрация вредных веществ в приземной поверхности, для «горячих выбросов» определяет ПДВ по формуле (для всех допустимых концентраций ПДК, Сф):

 

,  мг/м3

(9)

 

Сделать выводы.

 

Контрольные вопросы:

 

1.                Классификация экологических проблем;

2.                Эколого-экономические  проблемы, определяющиеся изменениями характера природопользования;

3.                Зона экологического бедствия - участки территории, где в результате хозяйственной или иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей среды;

4. Улучшение  экологических  и  санитарных  условий для местного                      населения

5. Политика  в  области  охраны  санитарного состояния  окружающей  среды  и  ее проведение

 

 

 

 

 

 

Практическая работа № 2.

Природные ресурсы

 

 

Природные (естественные) ресурсы – это природные объекты и явления, т.е. различные тела и силы природы, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

Ресурсы подразделяются на неисчерпаемые и исчерпаемые (которые делятся на возобновляемые и невозобновляемые). Есть и другие классификации.

К экологическим ресурсам относятся ассимиляционные емкости экосистем (или другие показатели их устойчивости), вода и кислород, к технологическим — электроэнергия и топливно-энергитические ресурсы (технологических ресурсов гораздо больше, но для оценки региональной экологической безопасности достаточно рассматривать лишь указанные), к демографическим — население. По каждому из ресурсов выделяются показатели ресурсообеспеченности (количества ресурса на территориии региона), ресурсопотребления (количества ресурса, потребленного в регионе за определенный промежуток времени) и ресурсного баланса (соотношения между ресурсообеспеченностью и ресурсопотреблением).

 

Задание: оцените ресурсообеспеченность области.

 

1) Основные показатели ресурсообеспеченности региона:

 

1. Удельный вес естественных биогеоценозов — Uест (безразмерная величина):

,              (1)

 

где Siбгц — площадь i-го естественного биогеоценоза (км2);

S — площадь области (км2);

2. Удельный вес лесов

,        (2)

 

где Sлес — площадь лесов (км2);

3. Региональное воспроизводство кислорода — Пв (т/год.)

 

,      (3)

 

где  Y — ежегодное производство кислорода i-м растительным сообществом, определяется по таблице 1.

 

Вид биогеоценоза

Воспроизводство кислорода Y, т/км2

1

Смешанный лес

1000-1500

2

Пашня

500-600

3

Пастбище

400-500

4

Водная поверхность

100

5

Город

80-100

4. Общее количество населения — N (тыс.чел.).

5. Средняя плотность населения — Рн (чел./км2).  

 

                                               ,          (4)

1, 2 и 3-й показатели характеризуют ресурсообеспеченность региона экологическими ресурсами; 4-й и 5-й — демографическим ресурсами.

 

 

2) Основные показатели ресурсопотребления региона:

 

1. Фактическое потребление кислорода предприятиями региона —

Пп (т/год).

Фактическое потребление кислорода рассчитывается, исходя из объемов выбросов загрязняющих веществ, поступающих от стационарных и передвижных источников загрязнения. Определяются объемы исходящих загрязнителей, связывающих атмосферный кислород. Основными из них являются оксиды углерода, азота и сернистый ангидрид. Перевод в конкретные объемы потребляемого кислорода осуществляется по формулам, зависящим от молярных масс загрязняющих веществ. Так, для оксидов углерода (по CO) такой перевод осуществлялся в соотношении 0,571, для окислов азота (по NO2 ) — 0,696, а для сернистого ангидрида — 0,5.

 

,                (5)

 

3) Основные показатели ресурсных балансов региона:

 

1. Баланс воспроизводства кислорода — П (млн.м3/год):

 

,               (6)

 

где 0.04 — коэффициент, определяющий ту часть воспроизведенного кислорода, которую можно изъять для потребления промышленностью без ущерба для экосистем региона.

 

Если  П<0, равновесие нарушено, если П ≥ 0 – равновесие сохраняется.

2.                Интегрированный демоэкологический баланс — D.

    Оценивается по таблице 2:

Таблица. 2

 

Оценка демоэкологического равновесия

Uест

Uл

Pн

Устойчивое равновесие

>0.5

> 0.3

< 60

Условное равновесие

0.3 - 0.5

0.2 - 0.3

60 - 90

Неустойчивое равновесие

0.2 - 0.3

0.1 - 0.2

90 - 100

Отсутствие равновесия

< 0.2

< 0.1

> 100

 

Контрольные вопросы:

 

1. Минеральные ресурсы:  наличие и использование;

2. Сельскохозяйственные земли и вопросы экологии

3. Проблемы, изучаемые экологией;

4. Ресурсно-хозяйственные проблемы

5. Природно-экологические проблемы, связанные с функционированием

    природных и антропогенных систем в экстремальных ситуациях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты:

 последняя цифра номера студенческого билета

S,

тыс. км2

Площадь биогеоценозов,   тыс.км2

лес

Водная по-верхность

пастбище

Паш-ня

1

15,6

2,1

0,1

2

7,5

2

6,7

1,1

0,05

1,4

4,5

3

6,1

0,95

0,03

1,25

3,8

4

28,6

6,1

0,75

6,3

8,8

5

111

3,6

0,85

11,4

28,4

6

16,8

2,34

0,21

5,2

8,6

7

20,1

1,54

0,225

6,3

9,6

8

7,4

1,82

0,55

2,5

2,8

9

4,3

0,9

0,02

1,1

2,2

0

4,2

0,85

0,015

1,1

2,12

 

Предпослед

няя цифра номера туден-ческого билета

Площадь городов, тыс.км2

N (тыс. чел.)

Масса загрязняющих веществ,  тыс.т./йил

СО

NO2

SO2

1

1,7

4649,6

1000

800

700

2

1,1

2920,3

900

680

420

3

1,15

1477,8

920

600

340

4

0,96

2462,2

1012

860

722

5

0,92

819,5

2340

1800

870

6

1,04

2955,5

976

620

270

7

0,84

1957,8

492

276

345

8

0,98

2134,5

840

576

320

9

0,08

684,3

500

200

140

0

0,8

2409,8

530

265

135

Практическая работа № 3  

  Предельно допустимые концентрации 

                               

Установить предельно допустимую величину (ПДВ)  нагретых выбросов в атмосферу из одиночного источника (трубы), при которых обеспечивается в приземном слое воздуха предельно допустимые концентрации (ПДК), для населения, а также животного и растительного мира.

Общие сведения: Суть адсорбционных методов очистки газов. Типы адсорбентов.

Адсорбционные методы очистки основаны на поглощении газообразных и парообразных примесей твердыми телами с развитой поверхностью – адсорбентами. Поглощаемые  молекулы газа удерживаются на поверхности твердых тел силами Ван-дер-Ваальса (физическая адсорбция) или химическими силами (хемосорбция). Стадии адсорбции: перенос молекул газа к внешней поверхности твердого тела, проникновение молекул газа  в поры твердого тела, собственно адсорбция. Адсорбция рекомендуется для очистки газов с невысокой концентрацией  вредных компонентов. Адсорбированные вещества удаляют из  адсорбентов десорбцией инертным газом или паром. В качестве адсорбентов используют материалы с высокоразвитой внутренней поверхностью. Адсорбенты м.б. природного и синтетического происхождения. Основные типы промышленных адсорбентов: активированные угли, силикагели (SiO2*nH2O), алюмогели, цеолиты, иониты.

Очистка газов от диоксида серы. В качестве адсорбентов при этом используют активированные угли, полукоксы, активированный силикагель, доломит, карбонат кальция и др. разрабатываются процессы адсорбции SO2 известняком или доломитом непосредственно в камере сгорания. Диоксид серы при высокой температуре сорбируется порошкообразным материалом. Затем дымовые газы очищают в сухих или мокрых пылеуловителях.

Очистка газов от сероводорода. При этом используют аппараты с несколькими псевдосжиженными слоями гранулированного оксида и гидроксида железа. Недостатки процесса: низкая эффективность очистки, невысокая степень использования известняка, зарастание технологического оборудования.

 

 Каталитические методы очистки газов

 

Химические превращения токсичных компонентов в нетоксичные происходят в присутствии катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и яды для катализаторов. Метод применяют для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей.

Каталитическое разложение оксидов азота. Оксиды азота восстанавливаются газом – восстановителем(H2, CO, CH4) в присутствии катализаторов. В качестве катализаторов используют различные металлы, которыми покрывают огнеупорные материалы (носители); применяют палладиевый катализатор, нанесенный на оксид алюминия. Температура начала контактирования при восстановлении 400-470 гр. Реакции:

4NO + CH4 = CO2 + 2H2O + 2N2;

2NO + 2H2 = N2 + 2H2O;

2N2O + 4CO = N2 + 4CO2.

 Очистка от оксида углерода. Каталитическая очистка является наиболее рациональной при обезвреживании промышленных газов от CO. Процесс гидрирования оксида углерода на никелевых и железных катализаторах  проводят при высоких давлениях и повышенных температурах по реакции:

CO + 3H2 = CH4 + H2O.

Очистка от диоксида серы. Технология каталитической очистки газов от диоксида серы основана на принципе окисления SO2 и SO3 нитрозным либо контактным методом.

Существует также метод очистки газа от SO2 с получением сульфата аммония, который можно использовать как удобрение. SO2  окисляют до SO3  в присутствии V2O5  при 450 –480 гр. Затем при температуре 220-260 гр. вводят газообразный аммиак. Полученные кристаллы сульфата аммония отделяют в циклонах и электрофильтрах.

 

                                                                                     Таблица №  1

 

                                                                                              Таблица №  2

 

         W- средняя скорость выхода смеси из трубы

         KF – коэффициент, определяющий влияние осаждения

         n – коэффициент зависимости

 

                                               ПДКCO = 1,5 мг/м3

                                               ПДКNO2 = 0,06 мг/м3

                                      ПДКSO SO2 = 0,5 мг/м3

                                         ПДКПЫЛЬ = 0,05мг/м3

 

         Методические указания к выполнению задачи №2

 

1.     Рассчитываем среднесуточный объем вредных веществ  газовоздушной смеси в атмосферном воздухе, (г/с)

 

, г/сек

 

(1)

 

2. Количество предельных допустимые выбросов (ПДВ) от одного источника, с учетом ПДК всех примесей (предельно допустимых концентраций) для «горячих выбросов» определяем по формуле, (г/с)

 

 г/сек

 

(2)

 

           3.Общий объем газо-воздушной смеси из одного источника определяется, (м3/сек)

                                 ,     м3/сек

 

(3)

4.Вычисляем фоновую концентрацию вредного вещества (для всех предельно допустимых концентраций), г/м3

                                  ,     г/м3

 

(4)

 

5.Сделать итог

 

Контрольные вопросы:

 

1. Антропоэкологические проблемы

2.  Эколого-техногенные проблемы

3.  Зона экологического кризиса - территория, в пределах которой происходит деградация основных экосистем

4.   Последние события и тенденции в атмосферных выбросах;

качество воздуха;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая работа № 4

Рентгеновское излучение

 

         Рассчитать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в окружающую среду от анода клистрона, работающего в импульсном режиме.

 

        Общие сведения:  Рентге́новское излуче́ние - электромагнитные волны, энергия фотонов которых определяется диапазоном энергией от ультрафиолетовых до гамма-излучений, что соответствует интервалу длин волн от 10−4 до 10² Å (от 10−14 до 10−8 м).

Положение на шкале электромагнитных волн:

Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов - эквивалентны. Терминологическое различие лежит в способе возникновения - рентгеновские лучи испускаются при участии электронов (либо в атомах, либо свободных) в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер. Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3·1016 Гц до 6·1019 Гц и длиной волны 0,005 - 10 нм (общепризнанного определения нижней границы диапазона рентгеновских лучей в шкале длин волн не существует). Мягкий рентген характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и наибольшей длиной волны), а жёсткий рентген обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны).

Получение:

Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (в основном электронов) либо же при высокоэнергетичных переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках, в которых электроны, испущенные раскалённым катодом, ускоряются (при этом рентгеновские лучи не испускаются, т.к ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где они резко тормозятся (при этом испускаются рентгеновские лучи: т. н. тормозное излучение) и в то же время выбивают электроны из внутренних электронных оболочек атомов металла, из которого сделан анод. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с определённой, характерной для материала анода, энергией (характеристическое излучение, частоты определяется законом Мозли, где Z - атомный номер элемента анода, A и B - константы для определённого значения главного квантового числа n электронной оболочки). В настоящее время аноды изготовляются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, - из молибдена. В процессе ускорения-торможения лишь 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Т.н. синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению. Синхротронное излучение имеет сплошной спектр с верхней границей. При соответствующим образом выбранных параметрах (величина магнитного поля и энергия частиц) в спектре синхротронного излучения можно получить и рентгеновские лучи.

Рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному их поглощают. Поглощение рентгеновских лучей является важнейшим их свойством в рентгеновской съёмке. Интенсивность рентгеновских лучей экспоненциально убывает в зависимости от пройденного пути в поглощающем слое (I = I0e-kd, где d - толщина слоя, коэффициент k пропорционален Z3λ3, Z - атомный номер элемента, λ - длина волны).

Поглощение происходит в результате фотопоглощения и комптоновского рассеяния:

Под фотопоглощением понимается процесс выбивания фотоном электрона из оболочки атома, для чего требуется, чтобы энергия фотона была больше некоторого минимального значения. Если рассматривать вероятность акта поглощения в зависимости от энергии фотона, то при достижении определённой энергии она (вероятность) резко возрастает до своего максимального значения. Для более высоких значений энергии вероятность непрерывно уменьшается. По причине такой зависимости говорят, что существует граница поглощения. Место выбитого при акте поглощения электрона занимает другой электрон, при этом испускается излучение с меньшей энергией фотона, происходит т. н. процесс флюоресценции.

Рентгеновский фотон может взаимодействовать не только со связанными электронами, но и со свободными, а также слабосвязанными электронами. Происходит рассеяние фотонов на электронах - т. н. комптоновское рассеяние. В зависимости от угла рассеяния, длина волны фотона увеличивается на определённую величину и, соответственно, энергия уменьшается. Комптоновское рассеяние, по сравнению с фотопоглощением, становится преобладающим при более высоких энергиях фотона.

Процессы фотопоглощения и комптоновского рассеяния являются т. н. неупругими процессами, при которых фотон теряет энергию. Кроме того существует т. н. упругое рассеяние (рэлеевское рассеяние), при котором рассеянный фотон сохраняет свою энергию.

В дополнение к названным процессам существует ещё одна принципиальная возможность поглощения - за счёт возникновения электрон-позитронных пар. Однако для этого необходимы энергии порядка 1 МэВ, которые лежат вне вышеобозначенной границы рентгеновского излучения (<250 кэВ).

Биологическое воздействие:

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на живые организмы и может быть причиной лучевой болезни и рака. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. К возникновению рака ведёт повреждение наследственной информации ДНК. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

                                                                                                        Таблица 1.                           

Наименование данных

Последняя цифра номера студенческого билета

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Анодное напряжение в импульсе U,кВ

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

Анодный ток i,А

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

 

                                                                                                        Таблица 2.

 

Наименование данных

Предпоследняя цифра номера студенческого билета

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Скважность импульса Q

1500

1600

1700

1800

1900

1500

1600

1700

1800

1900

Растояние от источника излучения r,м

30

40

50

60

70

80

90

30

40

50

                           

 

 

         Методические указания к выполнению задачи № 4

 

1.     Недостающие данные для решения задачи принять самостоятельно.

2.     Анод медный, массивный. Корпус клистрона ослабляет излучение в 30 раз.

3.     Мощность не фильтрованного тормозного излучения определяется по формуле, при учете того что: ,

 

(1)

 

 

(2)

 

4.                Мощность фильтрованного излучения будет: где 30-коэффицент ослабления

(3)

5.                Интенсивность излучения на расстоянии от анода будет:

, эрг/см2с

 

(4)

             

6.                Мощность экспозиционной дозы определяется по формуле:

 

, Р/с

 

(5)

 

7.     Сделать итог.

 

 

 

Контрольные вопросы:

 

1. Экологические проблемы современности.

2.Социально-экологические проблемы, связанные с изменениями в         состоянии   людей и их сообществ;

3. Ионизирующее излучение;

4. Виды ионизирующих излучений ;

5. Воздействие ионизирующих излучений  на живой организм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая работа № 5.

Воздействие автотранспорта на окружающую среду

 

 

Цель работы: научиться оценивать количество выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива от транспортных средств.

Общие сведения: В результате деятельности предприятий автотранспорта атмосферный воздух загрязняется выбросами производственных цехов и отработавшими газами подвижного состава. Заправочные станции загрязняют атмосферный воздух испарениями топлива при хранении и заправке. Кроме топлив на автотранспортных предприятиях применяется ряд различных специальных жидкостей, испарения которых наносят вред здоровью человека и окружающей среде.

Однако основной ущерб окружающей среде наносят отработанные газы. Состав отработавших газов подвижного состава зависит от очень многих факторов: конструкции автомобиля, типа двигателя и вида топлива, технического состояния узлов и агрегатов, режимов движения, географических и метеорологических условий и т.д.

Двигатель, работающий на бензине, является источником загрязнения воздуха оксидом углерода (образуется в результате неполного сгорания топлива в цилиндрах двигателя), газообразными углеводородами олефинового и парафинового рядов, высококипящие полициклическими ароматическими углеводородами, продуктами неполного окисления топлива (альдегиды), галогенсодержащими углеводородами, тяжелыми металлами и т.д. Некоторые виды топлива содержат серу; что обусловливает содержание в выхлопных газах диоксида серы. Дизельный двигатель выделяет сажи на порядок больше, чем бензиновый, зато его выхлопной газ не содержит свинца.

   Все указанные выше вещества являются вредными и трудноудаляемыми. Чем вредны перечисленные вещества? Оксид углерода препятствует поглощению кровью кислорода; свинец влияет на кровеносную и нервную системы (способен накапливаться и откладываться в различных органах); оксиды азота раздражают легкие, вызывают различные легочные заболевания, увеличивают восприимчивость организма к вирусным заболеваниям; бензапирен - это вещество, способное вызвать новообразования различной локализации.

Количество вредных веществ в выхлопах указано в табл. 1.

Таким образом, автотранспорт прямо или косвенно создаёт в городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов. Загрязнение атмосферного воздуха можно значительно снизить, применяя высокооктановый бензин с кислородсодержащей добавкой. Моторное топливо должно соответствовать европейским стандартам. Необходимо внедрение нейтрализаторов отработавших газов, производство и внедрение бесконтактной системы зажигания, оснащение транспортных средств системой турбонаддува. При строительстве и реконструкции дорог необходимо применять только качественные материалы. При проведении дорожных работ должны применяться совершенные технологии. Во время неблагоприятных метеорологических условий  (слабый ветер, приземная инверсия, туман) необходимо проводить мероприятия по сокращению выбросов от автотранспорта и его инфраструктур.

Таблица 1.

Количество некоторых вредных веществ в выхлопе одного автомобиля

 

Наименование токсичного компонента

выхлопа автомобиля

Химическая формула

Количество в выхлопе одного автомобиля, мг/час

оксид углерода

CO

 

100000

альдегиды (суммарно)

CH2O (формальдегид)
CH2-CH-CHO (акролеин)

10000

1

2

3

сажа (углерод)

C

10000

углеводороды простого строения (суммарно)

CH, CH4, C3H6 и др.

30000

бенз-а-пирен

C20H12

3000

 

Задача. Рассчитать концентрации СО и сажи, образующихся в зоне влияния автомобильных дорог.

 

Порядок  расчета.

Скорость ветра ω = 5 м/с.

1.     Определить приведенное количество автомобилей по формуле:

                                      

                                         ,        (1)

 

где ni – количество автомобилей одного вида (легковые, автобусы, и т.д.)

Knpи – коэффициент приведения (табл. 2)

2.     Определить концентрацию СО на высоте 1,5м над кромкой проезжей части

а) При скорости ветра до 1м/с

 

                          ,        (2)

 

где Nnp – приведенная интенсивность движения в обоих направлениях, авт/ч;

К1 – коэффициент, учитывающий влияние состава транспортного потока и его средней скорости (табл. 3);

К2 – коэффициент, учитывающий влияние продольного уклона дороги (при продольном уклоне i менее 10% К2 =1; при i = 10-30%  К2 = 1,02; при i=30-50% К2 = 1,04);

К3 – коэффициент, учитывающий ожидаемое снижение токсичности автомобильных выбросов благодаря улучшению конструкции двигателей и методов их эксплуатации (на 1995г. К3=0,17, на 2000г. К3 = 0,11, на 2009г. К3 = 0,1).

 

Таблица 2

Значения коэффициентов приведения Knpi

 

Вид транспорта

Knpi

Вид транспорта

Knpi

Мотоциклы и мопеды

 

Легковые автомобили при доле малолитражных автомобилей

70-100%

50-70%

30-50%

10-30%

до 10%

 

0,5

 

 

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

 

 

Грузовые автомобили грузопрдъемностью до 2т

5т

8т

14т

               свыше 14т

          Автобусы пассажировместимость

           малой

-«- средней

-«- большой

 

1,5

2,0

2,5

3,5

4,5

 

1,4

2,6

3,15

 

Примечание. Для дизельных грузовых автомобилей и автобусов Knpi нужно умножить на 0,14, а для газобаллонных – на 0,25.

 

 

 

Таблица 3.

Зависимость коэффициента К1 от скорости и состава транспортного потока

 

Доля грузовых автомобилей и автобусов в общем потоке, %

При скорости транспортного потока, км/ч

20

30

40

50

60

70

80

80

70

60

50

40

30

20

10

1,17

1,14

1,12

1,11

1,09

1,08

1,05

1,02

1,11

1,08

1,04

1,01

0,97

0,95

0,91

0,87

1,5

1,00

0,95

0,91

0,86

0,82

0,77

0,72

0,90

0,87

0,83

0,80

0,76

0,73

0,69

0,65

1,02

0,95

0,89

0,84

0,77

0,70

0,62

0,54

1,11

1,04

0,93

0,90

0,78

0,66

0,57

0,46

1,21

1,12

1,03

0,95

0,85

0,75

0,67

0,55

 

 

б) При скорости ветра больше 1м/с

 

,           (3)

 

где СО0 – средняя концентрация окиси углерода (ф-ла 2), мг/м3;

Nnp – приведенная интенсивность движения в обоих направлениях, авт/ч;

Vп – средняя скорость движения транспортного потока, км/ч;

 w  – средняя скорость ветра, м/с.

 

3.       Определить концентрацию СО, мг/м3, на расстоянии х  от дороги

 

          ,             (4)

 

где СО0 – средняя концентрация окиси углерода (ф-ла 2 и ф-ла 3), мг/м3

           х –удаление расчетной точки от кромки проезжей части дороги, м. (принять х = 5….15м)

4.                Сравнить полученное значение концентрации СО с ПДК и сделать вывод. Предельно-допустимая среднесуточная концентрация СО в воздухе населенных мест 1,0 мг/м3.

5.Вычислить задымленность (содержание сажи в воздухе)

 

,          (5)

 

где Nгр – интенсивность движения грузовых автомобилей, авт/ч;

Nавт – интенсивность движения автобусов, авт/ч;

Nл – интенсивность движения легковых автомобилей, авт/ч;

ω – средняя скорость ветра, м/с.

Сравнить полученный показатель с ПДК и сделать вывод. Предельно-допустимая среднесуточная концентрация сажи в воздухе населенных мест 0,05 мг/м3.

6.Сделать выводы и дать рекомендации по снижению концентрации СО и сажи

 

Контрольные вопросы:

 

1. Основные нагрузки на экосистемы;

2. Политика и  управление в  области  охраны природы

3 Создание  системы  мониторинга  выбросов парниковых газов;

4. Использование  альтернативных  источников энергии;

5. Поощрение использования природного  газа и тепловой энергии;

 

Варианты

последняя цифра номера студен-ческого билета

Интенсивность движения автомобилей N, авт/ч

Груз. авт. Nгр

Легк. авт Nл

Автобус Nавт

Мотоцикл Nмот

1

200

1100

40

13

2

180

2120

48

23

3

264

1860

24

21

4

920

234

453

12

5

687

156

54

5

6

658

212

43

23

7

264

1860

24

21

8

122

2324

45

11

9

520

478

380

13

0

180

2120

48

23

 

 

предпоследняя цифра номера студенческого билета

ω , м/с

Уклон дороги, i, %

Vср , км/ч

1

1,1

9

52

 

2

1,3

11

63

 

3

0,9

14

68

 

4

1,5

15

45

 

5

1,4

18

54

 

6

1,3

22

33

 

7

1,6

25

65

 

8

1,4

30

67

 

9

1,3

35

52

 

0

1,1

28

63

 

Практическая работа № 6.

Оценка опасности загрязнения почв

Оценка опасности почв, загрязненных химическими веществами, проводится дифференцировано для разных почв  и основывается на 2 основных положениях:

1. Хозяйственное использование территорий (почвы населенных пунктов, сельскохозяйственные угодья, рекреационные зоны и т.д.).

2. Наиболее значимые для этих территорий пути воздействия загрязнения почвы на человека.

 

Часть 1.  Оцените опасность загрязнения почв, используемых в сельском хозяйстве и сделайте вывод. 

а) Коэффициент опасности. (Опасность загрязнения почвы тем выше, чем больше значение коэффициента опасности Ко превышает 1).:

 

,              (1)

 

где С -  фактическая концентрация вредных веществ в почве, мг/кг

ПДК – предельно допустимая концентрация химических веществ,  

мг/кг (табл. 2)

б) По табл. 1 определите класс опасности химических веществ (опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности контролируемых веществ)

в) По табл. 3. оцените возможности использования загрязненных почв в сельском хозяйстве

 

 

 

 

 

Таблица  1.        

Классы опасности химических веществ

Класс опасности

Вещество

I

Мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор, бенз(а)пирен, толуол, бензол

II

Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром, S, H2S, H2SО4, стирол, ксилол,

III

Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон, KCl

 

 

Таблица 2.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве и допустимые уровни их содержания по показателям вредности

 

Вещество

ПДК  мг/кг

Показатели вредности

транслокационный

миграционный

Обще

санитарный

В воде

В воздухе

1

2

3

4

5

6

Медь

3,0

3,5

72,0

-

3,0

Никель

4,0

6,7

14,0

-

4,0

Цинк

23,0

23,0

200,0

-

37,0

Кобальт

5,0

25,0

> 1000,0

-

5,0

1

2

3

4

5

6

Фтор

10,0

10,0

10,0

-

25,0

Сурьма

4,5

4,5

4,5

-

50,0

Марганец

1500,0

3500,0

1500,0

-

1500,0

Ванадий

150,0

170,0

350,0

-

150,0

Марганец + ванадий

1000,0 + 100,0

1500,0 + 150,0

2000,0 + 200,0

-

1000,0 + 100,0

Свинец

30,0

35,0

260,0

-

30,0

Мышьяк

2,0

2,0

15,0

-

10,0

Ртуть

2,1

2,1

33,3

2,5

5,0

Свинец + ртуть

20,0 + 1,0

20,0 + 1,0

30,0 + 2,0

-

30,0 + 2,0

КCl (К2О)

560,0

1000,0

560,0

1000

5000,0

Нитраты

130,0

180,0

130,0

-

225,0

Бенз(а)пирен (БП)

0,02

0,2

0,5

-

0,02

Бензол

0,3

3,0

10,0

0,3

50,0

Толуол

0,3

0,3

100,0

0,3

50,0

Изопропилбензол

0,5

3,0

100,0

0,5

50,0

Альфаметилстирол

0,5

3,0

100,0

0,5

50,0

Стирол

0,1

0,3

100,0

0,1

1,0

1

2

3

4

5

6

Ксилол

0,3

0,3

100,0

0,4

1,0

Соединения серы (S):

0.5

6,7

120,0

-

30,0

   H2S

0,4

160,0

140,0

0,4

160,0

   Сера

160,0

180,0

380,0

-

160,0

 Серная кислота

160,0

180,0

380,0

-

160,0

 

 

Таблица 3

Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами

 

Категория загрязненности почв

Характеристика загрязненности

Возможное использо

вание территории

Предлагаемые мероприятия

1

2

3

4

I. Допустимая

Содержание химических веществ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК

Использова

ние под любые культуры

Снижение уровня воздействия источников загрязнения почвы.Осуществление мероприятий по снижению доступности токсикантов для растений (известкование, внесение органических удобрений и т.п.)

II.Умеренно опасная

Содержание химических веществ в почве превышает их ПДК при лимитирующем общесанитарном, миграционном водном и миграционном воздушном показателях вредности, но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю

Использова

ние под любые культуры при условии контроля качества сельскохозяйственных растений

Мероприятия, аналогичные категории I. При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным или миграционным воздушным показателями проводится контроль за содержанием этих веществ в зоне дыхания с/х рабочих и в воде местных водоисточников

III.Высоко опасная

Содержание химических веществ в почве превышает их ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности

Использова

ние под технические культуры. Использова

ние под с/х культуры ограничено с учетом растений-концентрато

ров

1. Кроме мероприятий, указанных для категории I, обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях, продуктах питания и кормах.
2. При необходимости выращивания растений продуктов питания рекомендуется их пере мешивание с продуктами, выращенными на чистой почве.
3. Ограничение использования зеленой массы на корм скоту с учетом растений концентраторов

IV.Чрезвычайно опасная

Содержание химических веществ превышает ПДК в почве по всем показателям вредности

Использова

ние под технические культуры или исключение из сельскохозяйственного использования

Мероприятия по снижению уровня загрязнения и связыванию токсикантов в почве. Контроль за содержанием токсикантов в в воде местных лесоводоисточников. Защитные полосы.

 

Часть 2. Оцените опасность загрязнения почвы населенных пунктов.

Оценка уровня химического загрязнения почв как индикаторов неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по следующим показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются:, который определяется отнесением его) к фоновому (Сф)

1)    Коэффициент концентрации химического вещества (Кс)

 

             (2)

 

где С - реальное содержание химического вещества в почве, мг/кг,

Сф – фоновое содержание вещества в почве, мг/кг, примите

 

,               (3)

 

2)    суммарный показатель загрязнения   

,          (4)

 

где n –число видов загрязняющих веществ.

 

3)    Пользуясь табл. 4, напишите вывод

 

Таблица 4.

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (Zc)

 

Категория загрязнения почв

Величина (Zc)

Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения

Допустимая

Менее 16

Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений

Умеренно опасная

16-32

Увеличение общей заболеваемости

Опасная

32-128

Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы

Чрезвычайно опасная

Более 128

Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин

 

 

Контрольные вопросы:

 

1. Демография и экология;

2. Ключевые внутренние экологические проблемы;

3. Природные условия и сельскохозяйственная деятельность;

4. Земельная реформа и институты;

5. Сельскохозяйственные земли и вопросы экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты. Содержание в почве вредных веществ

 №

Вещество

С, мг/кг

№

Вещество

С, мг/кг

№

Вещество

С, мг/кг

№

Вещество

С, мг/кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

 H2SО4

180

9

Медь

6

17

Никель

8

25

 H2SО4

260

Марганец

2500

К2О

640

К2О

685

Сурьма

5,7

Ванадий

180

Цинк

30

Свинец

41

Цинк

34,5

2

Фтор

17,2

10

Свинец

38,7

18

Фтор

12,9

26

 H2SО4

287

H2S

0,91

КCl

594

Ртуть

3,8

Свинец

39,4

Свинец

39,4

Мышьяк

3,8

Бензол

0,82

Бензол

1,02

3

КCl

716

11

Сурьма

7

19

S

215

27

Бенз(а)пирен

0,08

Мышьяк

3,6

H2SО4

300

Нитраты

178

Никель

9

Ртуть

4,1

Свинец

38,7

Фтор

16,7

S

225

4

Фтор

13,5

12

Бензол

1,02

20

Стирол

0,24

28

Ртуть

4,8

H2S

0,8

S

195

Мышьяк

3,2

Нитраты

213

Бензол

0,97

Стирол

0,21

H2S

0,78

Фтор

15,9

5

Нитраты

186

13

Ксилол

0,48

21

S

187

29

S

212

Стирол

0,19

Марганец

1765

Бенз(а)пирен

0,065

Никель

8,5

Ванадий

176

H2S

0,91

Ксилол

0,61

Кобальт

7,2

6

S

200

14

Медь

6,75

22

Медь

6,53

30

КCl

631

Бенз(а)пирен

0,059

Мышьяк

2,9

Марганец

1911

Толуол

0,54

КCl

626

Бенз(а)пирен

0,076

Бензол

0,72

Медь

7,2

7

Толуол

0,76

15

Кобальт

8,4

23

Толуол

0,57

31

К2О

745

Ксилол

0,56

Фтор

15,2

КCl

637

Цинк

32

Кобальт

6,7

Стирол

0,23

Марганец

1876

Толуол

0,67

8

Фтор

14,1

16

Толуол

0,68

24

Ванадий

181

32

Ванадий

165

Сурьма

6,5

Марганец

1911

S

211

Фтор

14,1

Бензол

0,76

Фтор

16,7

Бенз(а)пирен

0,049

Сурьма

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая работа № 7

Расчет характеристик сбросов

сточных вод предприятий в водоемы

 

Технологический цикл промышленных предприятий требует потребления значительных количеств воды. Ис­точником является расположенная недалеко от предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода, практически 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 предельно допустимый сток (ПДС) по заданному компоненту в стоке.

Характеристика реки: скорость течения - V, средняя глубина на участке - Н, расстояние до места водопользования - L, расход воды в реке - Q1; шаг, с которым необходимо проследить изменение концентрации токсичного компонента по фарватеру реки - LS.

Характеристика стока: вредный компонент, расход воды - Q2, кон­центрация вредного компонента - С, фоновая концентрация - Сф, пре­дельно допустимая концентрация - ПДК.

Варианты к расчету характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоемы (последняя цифра студенческого билета):

 

 

 

последняя

цифра

номера

студенчес

кого

 билета

Вредный

компонент

ПДК,

мг/л

Q1,

м/c

Q2,

м/c

V,  

м/c

1

Cr

1.0

40

 0.7

1

2

 Бензол

 0.5

45

 0.8

1

3

Метанол 

 3.0

35

 0.8

2

4

Мышьяк 

3.1

45

 0.6

4

5

 Окись пропилена

1.1

40

 0.9

3

6

 Пиридин

0.2

35

 0.8

3

7

 Формальдегид

 0.9

40

 0.8

2

8

 Cd2+

 0.8

45

 0.7

1

9

Co2+ 

1.0

 40

 0.6 

2 

10

 Уротропин

0.5

 35

 0.7

 1

 

 

предпоследняя

цифра

номера студенчес

кого

 билета

H,   

  м

L,   

   м

С,

мг/л

LS,  

 м

Cф,

мг/л

1

0.9

 150

0.5

15

0.1

2

0.9

 150

0.7

20

0.1

3

1.2

  200

 0.6

20

0.2

4

1

 180

0.8

25

0.3

5

 0.8

 175

0.7

30

0.2

6

 0.9

 190

0.9

35

0.1

7

 0.9

 150

0.6

20

0.2

8

1

  200

0.5

25

0.1

9

 0.9 

  150 

0.7 

20 

0.2 

10

 0.8

 160

 0.6

 15

 0.1

 

         ε  = 1,1;        Lф/Lпр = 1,3

 

РЕШЕНИЕ:

 

Многие факторы: состояние реки, берегов и сточных вод влияют на быстроту перемещения водных масс и определяют расстояние от места выпуска сточных вод (СВ) до пункта полного смешивания.

   Однако приходится считаться с тем фактором, что на некотором расстоянии ниже спуска СВ смешивание будет не полным. В связи с этим реальную кратность разбавления в общем случае следует определять по формуле:

                                             ,  (1)

где γ - коэффициент, степень полноты сточных вод в водоеме.

Условия спуска сточных вод в водоем принято оценивать с учетом их влияния у ближайшего пункта водопользования, где следует определять кратность разбавления.

Расчет ведется по формулам:

                                               ;   (2)

 

                                                                                     ,           (3)

 

где - коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания.

L - расстояние до места водозабора.

 

,         (4)

 

где - коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку. =1, при выпуске у берега.

Lф/Lпр – коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарватеру полной длины русла от выпуска СВ до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой.

Исходя из того, что в данной задаче предполагается, что исследуемые реки являются равнинными, найдем D-коэффициент турбулентной диффузии,

 

                                                  (5)

где V - средняя скорость течения, м/c;

 

H - средняя глубина, м.

Реальная концентрация вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора вычисляется по формуле:

 

       (6)

 

где, 0,2 > 0.01, т.е. эта величина превышает ПДК

Необходимо также определить, какое количество загрязняющих
веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы.          Расчеты проводятся только для консервативных веществ по са
нитарно-токсикологическому показателю вредности. Расчет ведется по
формуле:

                               , мг/м3                 (7)

 

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

Предельно допустимый сток ПДС рассчитывается по формуле:

 

,     мг/с     (8)

 

Построим график функции распределения кон­центрации вредного компонента в зависимости от расстояния до места сброса СВ по руслу реки с шагом LS = 15 м, Св=f(L):

 

           Выводы: Решив данную задачу, мы получили реальную концентрацию вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора, Св=0.2, она получилась больше чем предельно допустимая концентрация вредных веществ в водоеме, а это означает, что водоем очень сильно загрязнен, и требует немедленной очистки, а предприятие, сбрасывающее в него свои сточные воды необходимо проверить на санитарные нормы.

 

1.                Сбор и очистка сточных вод.

 

Источником загрязнения гидросферы при производстве аппа­ратуры связи в основном являются сточные воды с механическими и химическими вредными примесями. Для очистки сточных вод от механических примесей могут использоваться процеживание, от­стаивание, отделение механических частиц в поле действия цент­робежных сил и фильтрование. Процеживание применяется для выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей и мелких волокнистых загрязнений, препятствующих нормальной работе очистного оборудования при обработке стоков. Отстаива­ние основано на свойствах осаждения частиц в жидкости и пред­назначено для выделения из стоков нерастворимых и частично коллоидных механических загрязнений. Высокой производитель­ностью обладают радиальные отстойники, принцип действия ко­торых достаточно прост. Отделение механических примесей в по­ле действия центробежных сил осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. Фильтрование сточных вод применяется при не­обходимости их очистки от тонкодиоперсионных механических за­грязнений.

При загрязнении сточных вод маслосодержащими примесями, помимо отстаивания, обработки в гидроциклонах и фильтрования, применяется также процесс флотации. Очистка вод флотацией за­ключается в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подавае­мого в сточную воду. В зависимости от способа образования пу­зырьков воздуха различают несколько видов флотации: напор­ная пневматическая, пенная, химическая и др. Загрязненная сточ­ная вода по трубе установки напорной флотации поступает в ре­зервную, откуда перекачивается насосом в сатуратор. В сатура­торе происходит перемешивание воды с поступающим воздухом. Из сатуратора смесь через сопла поступает в флотационную ка­меру. Всплывающие в камере элементы «маслопримесь — час­тицы воздуха» удаляются пеносборником, а очищенная вода вы­текает по выходной трубе.

Для очистки сточных вод от металлов и их солей применяют реагентные, ионообменные, сорбционные, электрохимические ме­тоды, биохимическую очистку, а для удаления кислото-щелочяых включений — химические методы нейтрализации.

 

2.                Источники загрязнения воды.

 

Источником загрязнения гидросферы при функционировании предприятий связи могут быть производственные, бытовые и ат­мосферные сточные воды, сбрасываемые в канализационную сеть. Вода широко используется для охлаждения различных элементов радиооборудования и хозяйственно-бытового обслуживания рабо­тающих. Атмосферные сточные воды образуются в результате смывания дождевыми, снеговыми и поливочными водами загряз­нений, имеющихся на территории объектов связи, крышах и сте­нах зданий. Поэтому необходимо не допускать загрязнения кана­лизационных стоков вредными примесями. Так, на предприятиях связи в качестве источников гарантированного питания постоян­ным током приборов и аппаратов, автоматического пуска дизель-генераторов широко используются стационарные аккумуляторные батареи (кислотные, щелочные). При эксплуатации аккумулятор­ных батарей неизбежна периодическая замена электролита. Со­гласно существующим правилам, для предотвращения загрязне­ния окружающей среды заменяемый электролит необходимо сли­вать не в канализацию, а в специальные сосуды для последую­щей его утилизации.

 

3.                Условия спуска сточных вод промышленных предприятий в водоемы.

 

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи);на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и др.); изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т.д.       

Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако, это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей.

Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных вод в водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями.

Нормативы качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования устанавливают качество воды для водоемов по двум видам водопользования: к первому виду относятся участки водоемов, используемые в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности ; ко второму виду - участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенных пунктов.

Отнесение водоемов к тому или иному виду водопользования проводится органами Государственного санитарного надзора с учетом перспектив использования водоемов.

Приведенные в правилах нормативы качества воды водоемов относятся к створам, расположенным на проточных водоемах на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоемах и водохранилищах на 1км в обе стороны от пункта водопользования.

Большое внимание уделяется вопросам предупреждения и устранения загрязнений прибрежных районов морей. Нормативы качества морской воды, которые должны быть обеспечены при спуске сточных вод, относятся к району водопользования в отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в стороны от этих границ. При использовании прибрежных районов морей в качестве приемника производственных сточных вод содержание вредных веществ в море не должно превышать ПДК, установленные по санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности. При этом требования к спуску сточных вод дифференцированы применительно к характеру водопользования. Море рассматривается не как источник водоснабжения, а как лечебный оздоровительный, культурно бытовой фактор.

Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря загрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем. В результате процессов превращения загрязняющих водоемы веществ, протекающих под воздействием природных факторов, в водных источниках происходит полное или частичное восстановление их первоначальных свойств. При этом могут образовываться вторичные продукты распада загрязнений, оказывающих отрицательно влияние на качество воды.

Самоочищение воды водоемов - это совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального состояния водного объекта.

В связи с тем, что в сточных водах промышленных предприятий могут содержаться специфические загрязнения, их спуск в городскую водоотводящую сеть ограничен рядом требований. Выпускаемые в водоотводящую сеть производственные сточные воды не должны: нарушать работу сетей и сооружений; оказывать разрушающего воздействия на материал труб и элементы очистных сооружений; содержать более 500мг/л взвешенных и всплывающих веществ; содержать вещества, способные засорять сети или отлагаться на стенках труб; содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси; содержать вредные вещества, препятствующие биологической очистке сточных вод или сбросу в водоем; иметь температуру выше 40 С. Производственные сточные воды не удовлетворяющие этим требованиям, должны предварительно очищаться и лишь после этого сбрасываться в городскую водоотводящую сеть.

 

Контрольные вопросы:

 

1. Водные ресурсы Узбекистана;

2. Качество воды и мониторинг качества воды;

3. Качество подземных вод;

4. Политика и цели в области водопользования;

5. Деятельность, осуществляемая Узбекистаном, в рамках международного сотрудничества.

 

Практическая работа  №8.

Определение количества вредных веществ в выхлопных газах автомобиля.

                                                                                            

Задание. Определить количество вредных веществ (СН, СО, сажа и т.д.), выделяющихся с выхлопными газами автомобилей, принадлежащих автотранспортному предприятию.

 

1.     Суточное количество вредных веществ

 

, т (1)

 

2.     Годовое количество вредных веществ

 

, т                 (2)

 

 

где  Кj -  коэффициент, учитывающий удельный вес вредных веществ, образующихся при сгорании 1кг топлива (табл. 1);

Gj  - расход топлива, л/км (табл. 2);

ρТ  - плотность топлива, кг/л, для  бензина АИ-93 ρТ =0,76 кг/л, для дизельного топлива ρТ=0,83 кг/л;

Ктехj – коэффициент, учитывающий  техническое состояние автомобилей (табл. 1);

Кклим – коэффициент, учитывающий природно-климатические условия

для I климатической зоны Кклим=1,0; 

для II климатической зоны Кклим =1,2;

для III климатической зоны Кклим=1,4);

 

Lср – среднегодовой пробег автомобиля, км, (табл.2);

А – количество автомобилей (табл. 2);

αр – коэффициент выхода автомобилей на работу (табл. 2);

Дк – календарное число рабочих дней в году (табл. 2).

 

                                                                                                           Таблица 1

Виды вредных веществ в составе выхлопных газов автомобиля

Кj

Ктехj

Двигатели, работающие на бензине

СО

0,27

1,1…2,2

СН

0,033

1,1…2,1

NOx

0,027

1,0

Двигатели, работающие на дизельном топливе

СО

0,03

1,1…2,4

СН

0,001

1,2…2,4

NOx

0,04

1,0

Қурум

0,0004

1,1...2,4

 

Таблица 2

   последняя цифра номера студен-

ческого билета

Количество автомобилей на предприятии

Тико

Дамас

Нексия

Отайўл

Мерсе-дес

БелАЗ-740

1

44

 

 

35

26

 

2

 

33

47

 

 

5

3

43

 

 

31

27

 

4

 

40

53

 

 

6

5

41

 

55

 

28

 

6

 

38

49

 

 

7

7

42

 

50

 

29

 

8

 

50

 

32

30

 

9

45

 

57

 

 

8

10

 

60

 

34

 

9

Gj , л/км

0,05

0,06

0,07

0,15

0,38

1,68

 

Таблица 3

предпоследняя цифра номера студенческого билета

 

 

αр

 

Климатическая зона

 

 

Lср, км

 

 

Дк

1

0,35

I

60000

253

 

2

0,4

II

55000

255

 

3

0,45

III

50000

253

 

4

0,5

I

45000

305

 

5

0,55

II

40000

305

 

6

0,6

III

35000

305

 

7

0,65

I

30000

253

 

8

0,7

II

25000

255

 

9

0,75

III

20000

265

 

10

0,8

I

15000

365

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая работа №9

Тема: Экологическая обстановка в месте проживания студента

 План

1.Общая характеристика района проживания
Здесь укажите, где расположен ваш дом (населенный пункт, район края, города, их географическое положение). Приложите фрагмент карты этого района или план микрорайона.
Постарайтесь узнать в природоохранных органах (городские, районные комитеты экологии), из местных периодических изданий данные о загрязнении окружающей среды (ОС) в вашем районе, населенном пункте:

  степень загрязненности в целом;

  наличие промышленных предприятий, дорог, аэродромов, полигонов отходов, свалок и т. д.;

  уровень радиационного и шумового фона;

  состояние подземных и поверхностных вод;

  состояние растительного и животного мира;

  состояние здоровья населения и другие сведения, которые помогут оценить экологическую обстановку.

2. Характеристика непосредственного окружения вашего микрорайона
Здесь отметьте источники экологической опасности: близлежащие предприятия, свалки, оживленные транспортные магистрали, источники шумового, электромагнитного и радиационного загрязнения.
Знаете ли вы, какая роза ветров в вашем районе, как часто ваш дом находится под влиянием загрязненных воздушных масс, приносимых с промышленных предприятий.
Отметьте близлежащие парки и водоемы. Каково их состояние?

3. Характеристика территории двора, усадьбы
Общие данные. Укажите год постройки вашего дома, размеры усадьбы. Знаете ли вы, что было на этом месте раньше?
Почвы, растительный и животный мир. Укажите растения, которые встречаются на территории вашего двора, усадьбы. Какие почвы преобладают на этой территории (естественные, искусственные или насыпные; с остатками строительного мусора или увлажненные)? Используются ли удобрения или другие добавки для выращивания растений. Обратите внимание на степень вытоптанности территории, используют ли жители вашу территорию для выгула собак и т. д.

5. Влияние моей семьи на окружающую среду
Задумывались ли вы над тем, как ваша семья влияет на ОС?

Использование воды:

  источник воды в вашем доме;

  сколько воды потребляет ваша семья (хотя бы приблизительно);

  для каких целей ее используете (хозяйственно- бытовых, полива и др.);

  есть ли различия в потреблении воды по сезонам года;

  куда уходят стоки;

  сколько ваша семья платит за воду; за канализацию;

  есть ли в квартире неисправные краны, трубы. Проверьте, сколько воды вытекает из неисправного крана: поставьте под кран какую-нибудь посуду и посмотрите, через какое время она наполнится.

Использование энергии:

  источники электроэнергии в вашем доме (ТЭЦ, котельные);

  сколько энергии в месяц потребляет ваша семья и сколько за нее платит;

  какая бытовая техника, светильники (с лампами накаливания или люминесцентными) используются;

  экономите ли вы энергию?

Газ в вашем доме;

  источники (природный, сжиженный, привозной в баллонах):

  сколько газа в месяц потребляет ваша семья и сколько платит за это;

  основные характеристики газовой плиты и ее влияние на воздушную среду в вашем доме;

  знаете ли вы основные правила безопасной эксплуатации газовых плит, каковы они?

Отопление:

  какой тип отопления используется в вашем доме;

  хорошо ли утепляете помещение на зиму;

  можете ли вы сами регулировать температуру в помещении?

  сколько ваша семья платит за отопление и горячую воду (в случае централизованного теплоснабжения).

Отходы - «мусорное ведро» моей семьи:

  какое количество отходов ваша семья выбрасывает за день (полведра, ведро и т. д.). В какое время года их бывает больше всего?;

  какие отходы преобладают?

  куда вывозятся эти отходы?

  платит ли ваша семья за то, что выбрасывает мусор? Если да, то сколько?

  используются ли отходы в домашнем хозяйстве?

Химические вещества:

  какие химические вещества использует ваша семья для различных целей;

  где они хранятся?

  что вы делаете с химическими веществами, лекарствами, имеющими просроченный срок годности?

  знаете ли вы правила применения химических веществ? Какие из них наиболее опасны?

Выводы:

Эта часть реферата конечно же самая главная: теперь вы можете проанализировать всю информацию, содержащуюся в нем, и сделать выводы (об экологической обстановке в городе, микрорайоне, селе, об особенностях территории вашего двора, усадьбы, здания, квартиры и т. п.). Что на ваш взгляд нужно сделать для улучшения экологической обстановки в месте вашего проживания, оздоровления жилой среды в вашей квартире?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Календарь экологических дат

Осень

Зима

Весна

Лето

 

 

 

 

 

Классификация экологических факторов (по Н. Ф. Реймерсу)

По времени:
Эволюционный
Исторический
Действующий

По происхождению:
Космический
Абиотический (абиогенный)
Биогенный
Биотический
Биологический
Природно-антропогенный
Антропогенный(в т. ч. техногенный, загрязнения среды)
Антропический (в т. ч. беспокойства, возникающий в ходе непосредственного воздействия человека на что- то)

По характеру:
Информационный
Вещественно- энергетический
Физический:
- геофизический
- термический
Химический:
- солености
- кислотности
Биогенный (биотический)
Комплексный:
- системообразующий
- биоэкологический
- географический
- эволюции
- климатический (света, осадков и т. п.) климатический (света, осадков и т. п.)

По условиям действия:
- Зависящий от плотности
- Не зависящий от плотности

По спектру воздействия:
- Избирательный
- Общего действия

По периодичности:
Периодический
Непериодический

По очередности возникновения:
Первичный
Вторичный

По среде возникновения:
Атмосферный
Водный (влажности)
Геоморфологический
Эдафический
Физиологический
Генетический
Популяционный
Биоценотический
Экосистемный
Биосферный

По объекту воздействия:
Индивидуальный
Групповой:
1. этологический
2. социально- психологический
3. социальный
4. социально- экономический
5. видовой (в т. ч. человеческий, жизни общества)

По степени воздействия:
-  Летальный
-  Экстремальный
-  Лимитирующий (ограничивающий)
-  Беспокоящий
-   Мутагенный
-   Тератогенный (приводящий к уродствам в короткой цепи поколений, например, передаваемый от материнской особи потомству)

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.     И.А. Каримов «Узбекистан на пороге XXI века: угрозы безопасности и гарантии прогресса» - Ташкент: Узбекистан – 315с.

2.     Экология (под общ. ред. проф. С.А. Боголюбова), М.: Знание, 1999г.

3.     Бекназов Р.У. Новиков Ю.В.  «Охрана природы»  Т.,1995й.

4.     Валуконис Г.Ю., Муратов Ш.О. «Основы экологии» - Т., 2001г.

5.     Холмуминов М. «Экология и закон» – Т: “Адолат”, 2000г.

6.     Розанов С.И. «Общая экология» Санкт-Петербург ,«Лань», 2001г.

7.      Экология (под общ. Ред. Проф. С.А. Боголюбова), М.: Знание, 1999г.

8.      Бекназов Р.У. Новиков Ю.В.  «Охрана природы»  Т.,1995й.

9.      Валуконис Г.Ю., Муратов Ш.О. «Основы экологии» - Т., 2001г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

3

Практическая работа №1. Воздействие промышленных выбросов на окружающую среду

5

Практическое занятие № 2. Оценка обеспеченности области природными ресурсами Расчет выбросов от производственных участков

12

Практическая работа № 3. Предельно допустимые концентрации

17

Практическая работа № 4. Рентгеновское излучение

22

Практическая работа № 5. Воздействие автотранспорта на окружающую среду

28

Практическая работа №6. Оценка опасности загрязнения почв

35

Практическая работа № 7.  Расчет характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоемы

45

Практическая работа № 8. Определение количества вредных веществ в выхлопных газах автомобиля.

55

Практическая работа № 9. Экологическая обстановка в месте проживания студента

58

Литература

59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задания и методические указания к практическим занятиям по курсу ««Экология»

 

 

Методические указания обсуждены и рекомендованы к печати на НМС факультета ТТ

Протокол №      от   

 

Составители:

 

Ст.пр. Абдуллаева С.М.

Ст.пр. Борисова Е.А.

Ст.пр. Амурова Н.Ю.

 

 

Редакционно-издательский сектор:

 

Редактор:

 

Корректор: Абдуллаева С.Х.