Контрольная работа по «Основам экологии и энергосбережения»

       Министерство  образование Республики Беларусь

       Белорусский Государственный Университет Информатики  и Радиоэлектроники 
 

       Факультет Заочного Обучения

       Кафедра  Экологии 
 
 
 
 
 
 

       Контрольная работа № 1 

       по  дисциплине: «Основы экологии и энергосбережения» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Выполнил:

       Студент гр. 889501

       Кузнецов  И.В. 

        Проверил: 
 
 
 
 

       Минск 2010

       Вопрос  № 36.  Минеральные  ресурсы как основа индустриального  развития общества и  НТП. Топливно-энергетическая и рудная группы полезных ископаемых. Горно-химическое сырье и минерально-строительные материалы, области их использования.

       Основой развития современной индустрии  и ряда направлений научно-технического прогресса выступают минерально-сырьевые ресурсы, или ресурсы земных недр. Минерально-сырьевые ресурсы — это природные вещества минерального происхождения, используемые для получения энергии, сырья и материалов.

       Минеральные ресурсы как предмет труда  используются в сфере производства товаров, и главным образом в  промышленности, являются материальной основой и активным элементом роста производства. С достижениями науки и совершенствованием средств труда увеличивается роль минеральных ресурсов как важнейшего фактора развития и размещения производительных сил, специализации и концентрации производства.

       Минеральное топливо  — основной источник энергии в мировом хозяйстве и важнейшее промышленное сырье. Переработка минерального топлива является базой формирования многих промышленных комплексов, в том числе нефтехимических, газохимических, углехимических и т.п. Развитие ведущих отраслей тяжелой индустрии, прежде всего черной и цветной металлургии, не может обойтись без рудного сырья. Велика роль минерального сырья в химической промышленности, которая широко использует апатиты и фосфориты, поваренную и калийную соли, серу и другое горно-химическое сырье. Некоторые минералы и продукты их химической переработки применяются в виде лекарств и радиоактивных веществ для лечебных целей и т.д. Минеральные ресурсы выступают материальной основой развития строительного комплекса, прежде всего в промышленности строительных материалов для производства цемента, кирпича, извести, в качестве заполнителей бетона и железобетона, стеновых материалов и конструкций, стекла и керамических изделий.

       Новыми  минеральными ресурсами технического прогресса становятся редкие и редчайшие элементы земной коры. Без них невозможно развитие современной техники, многих отраслей промышленности, которые требуют высокопрочных, кислотоупорных, жаростойких, антикоррозийных и в то же время легких по весу материалов.

       Все ископаемые вещества (твердые, жидкие и газообразные) и геотермальная энергия сосредоточены в верхних слоях земной коры

       Полезным  ископаемым (минеральным сырьем) принято  называть природное минеральное  образование земной коры неорганического  и органического происхождения, которое может быть использовано в народном хозяйстве.

       Полезные  ископаемые, в зависимости от области  хозяйственного применения, подразделяются на группы:

• топливно-энергетическую;
• рудную, являющуюся сырьевой основой черной и цветной металлургии;
• горно-химического сырья;
• природных (минеральных) строительных материалов и нерудных полезных ископаемых, к которым примыкают поделочные, технические и драгоценные камни;

       Группировка минерально-сырьевых ресурсов носит  условный характер, так как области хозяйственного использования одних и тех же полезных ископаемых могут быть различными. Например, нефть и газ — не только экономичные виды топлива, но и важнейшее технологическое сырье для химической промышленности.

       К топливно-энергетическим полезным ископаемым относится: нефть, уголь, горючий сланец, природный газ и его гидраты, торф и другие горючие минералы и вещества, добываемые под землёй или открытым способом. Уголь и торф — топливо, образующееся по мере накопления и разложения останков животных и растений. В отношении происхождения нефти и природного газа есть несколько противоречивых гипотез. Ископаемые виды топлива являются невозобновимым природным ресурсом, так как накапливались миллионы лет. Сжигание топливно-энергетических полезных ископаемых приводит к выбросам двуокиси углерода (CO₂). Углекислый газ является веществом, наиболее сильно влияющим на создание так называемого «парникового эффекта», что считается одним из наиболее глобальных экологических феноменов влияющих на окружающую среду.

       Рудный  вид полезных ископаемых – природное минеральное образование, содержащее соединения полезных компонентов (минералов, металлов) в концентрациях, делающих извлечение этих минералов экономически целесообразным. Экономическая целесообразность определяется кондициями на руду. Наряду с самородными металлами существуют руды металлов (железа, олова, меди, цинка, никеля и т .п.). — основные формы природной встречаемости этих ископаемых, пригодные для промышленно-хозяйственного использования. Различают металлические и неметаллические рудные полезные ископаемые; к последним относятся, например пьезокварц, флюорит и др. Возможность переработки руды обуславливается её запасами. Понятие руды изменяется в результате прогресса техники; с течением времени круг используемых руд и минералов расширяется. Выделяются различные типы руд:

       Руда  бедная — это руда в которой  содержание полезного компонента (металла, минерала) стоит на грани кондиционного; такая руда требует обогащения.

       Руда  средняя — со средним содержанием  полезных компонентов. К ней следует относить руду, содержание полезного компонента в которой равно, либо на 10-50 % выше кондиционного содержания (кондиции).

       Руда  богатая — это такая руда, что  её экономически целесообразно использовать непосредственно, без предварительного обогащения. Богатой рудой часто называется руда, в которой содержания полезных компонентов (металла, минерала) в 2-3 раза выше кондиционного.

       Вопрос  № 53. Наиболее актуальные экологические проблемы Беларуси. Социально-экономические  последствия негативного  антропогенного воздействия на экологию Республики.

       Одна  из основных причин экологического кризиса  в нашей стране состоит в приоритетном развитии в течение многих лет  ресурсоемких, многоотходных отраслей материального производства без учета естественных способностей природной среды к саморегуляции и восстановлению. Наиболее серьезные экологические проблемы Беларуси:

       ♦ загрязнение более 1/5 территории республики радионуклидами, что не только резко ограничило ее природно-ресурсный потенциал  (загрязнено  более  22  %   сельскохозяйственных и 21 % лесных угодий), но и потребовало огромных затрат на снижение радиационной опасности;

       ♦ многократное превышение нормативного уровня загрязнения воздушного бассейна в городах с высоким уровнем концентрации экологоопасных производств и большим парком автотранспорта;

       ♦ интенсивная трансформация водосборных бассейнов и водного режима речной сети в результате крупномасштабного осушения заболоченных земель и как следствие — исчезновение множества малых рек и ручьев;

       ♦ стойкое увеличение индекса загрязнения вод по всем рекам республики на фоне сокращения общего объема сбрасываемых в них стоков, что свидетельствует о нарушении процессов самоочищения водоемов;

       ♦ опасное загрязнение промышленными, коммунальными и поверхностными сточными водами акваторий уникальных водных объектов — озер Нарочь, Свитязь, Голубых и Браславских;

       ♦  техногенная деградация ландшафтов;

       ♦ неблагополучная экологическая ситуация в сельской местности, связанная с многолетним воздействием на среду обитания отходов крупных животноводческих комплексов, химизацией сельского хозяйства, использованием тяжеловесной сельскохозяйственной техники, изъятием плодородных земель для несельскохозяйственных целей, эрозией почв антропогенного происхождения, усыханием лесов и трансформацией почв в результате непродуманной крупномасштабной мелиорации и т.д.

       Наиболее  серьезной экологической проблемой  нашей страны остается радиоактивное загрязнение в результате чернобыльской катастрофы около 22 % территории, на которой проживает 2,2 млн. человек, расположено свыше 3600 населенных пунктов, в том числе 27 городов. Острее всего эта проблема стоит в Гомельской и Могилевской областях, где радионуклидами загрязнено соответственно 68 и 35 % территории. В Брестской, Гродненской и Минской областях радиоактивное загрязнение занимает соответственно 13, 7 и 5 % их площади, в Витебской — менее 1 %.

       Радиационная  обстановка в Беларуси отрицательно сказывается прежде всего на состоянии здоровья населения, проживающего на загрязненных территориях, где не снижаются темпы прироста заболеваний эндокринной системы, системы кровообращения и появления новообразований. Регистрируемая заболеваемость населения, пострадавшего в результате катастрофы на ЧАЭС, почти по всем классам болезней выше, чем в целом по республике.

       С учетом постоянного роста городского населения серьезной проблемой  является загрязнение атмосферного воздуха в крупных городах и промышленных центрах республики.

       Основными источниками загрязнения воздушного бассейна страны являются автомобильный транспорт, объекты энергетики и промышленные предприятия. В 1999 г. на долю автотранспорта пришлось 73,7 % (1047,0 тыс. т), а стационарных источников — 26,3 % (374,0 тыс.т) суммарных выбросов в атмосферу. В структуре выбросов преобладали оксид углерода (55,3 %), диоксид серы (11,5 %), углеводороды (10,2 %), оксиды азота (10,1 %).

       Диоксид серы и оксиды азота являются основными  виновниками образования кислотных осадков, которые несут гибель живому миру поверхностных водоемов, повышают кислотность и без того кислых почв, губят леса и посевы, усиливают коррозию металлов, разрушают облицовку зданий и сооружений.

       Кроме собственных источников загрязнения, территория республики подвергается загрязнению  вредными примесями, выбрасываемыми в воздух в соседних странах.

       Несмотря  на достаточную обеспеченность водными  ресурсами территории Беларуси, все большую тревогу специалистов и общественности вызывают проблемы, связанные с антропогенными нагрузками на водные объекты. Проблема качества природных вод является весьма острой, невзирая на уменьшение водоотведения и проводимую реконструкцию очистных сооружений.

       Большинство рек республики относится к категории  умеренно загрязненных (ИЗВ = 1—2,5). В категорию "загрязненные" (ИЗВ = 2,5—4) попадали участки рек Свислочи ниже г. Минска, Днепра ниже гг. Могилева и Быхова, Узы ниже г. Гомеля, Мухавца ниже г.п. Жабинки, Лошицы в г. Минске и некоторые др.

       Актуальной  для Беларуси является проблема состояния  подземных вод, которые служат основным источником водоснабжения республики и в значительной степени определяют качество среды обитания и здоровье населения. Высокая проницаемость пород обусловливает слабую защищенность подземных вод от поверхностного загрязнения, что сказывается на увеличении их минерализации, содержания в них хлоридов, сульфатов, нитратного и аммонийного азота.

       Сильное загрязнение грунтовых и подземных  вод происходит в районах промышленных центров, горнодобывающих предприятий, нефтехимических производств.

       Серьезные нарушения экологического равновесия природных систем Беларуси вызваны проведением в течение долгих лет крупномасштабных осушительных мелиоративных работ. В результате осушения 16,4 % (3414,3 тыс. га) территории страны произошла интенсивная трансформация водосборных бассейнов и водного режима речной сети. Протяженность мелиоративной сети оказалась на порядок выше суммарной длины рек и ручьев. Все это привело к нарушению водного баланса больших территорий (в частности, Полесья), изменению водного режима (уровней и скорости воды) отдельных бассейнов и водных объектов, понижению уровня грунтовых вод, исчезновению многих малых водотоков, высыханию колодцев в сельской местности и прочим негативным изменениям в экосистемах республики.

       Интенсификация  сельскохозяйственного производства в 70—90-е годы, которая осуществлялась у нас путем внедрения химико-техногенной системы земледелия, способствовала не только определенному повышению плодородия почв и урожайности, но и ухудшению экологического состояния земель. В результате неумеренного известкования кислых почв более 3 % пахотных земель переизвестковано, что негативно сказывается на росте кальциефобных культур (льна, картофеля, люпина). Применение повышенных доз минеральных удобрений в конце 80-х годов привело к избыточному накоплению биогенных элементов на 6 % пахотных земель, следствием чего является недопустимо высокое содержание нитратов в сельскохозяйственных культурах, выращенных на этих землях. Колоссальный вред здоровью человека и других живых организмов наносят пестициды, накопленные в почве за долгие годы их чрезмерного применения и десятилетиями сохраняющиеся в природном круговороте веществ.

       Еще одна серьезная экологическая проблема Беларуси — техногенная деградация ландшафтов как следствие неполного извлечения полезного продукта при добыче минерального сырья, некомплексной его переработки, что ведет к скоплению огромных масс отходов так называемой пустой породы на территориях, пригодных для сельскохозяйственного использования, появлению пыльных бурь, концентрации вредных веществ сверх допустимых норм в почве, водоемах, воздухе. Ныне по вине промышленных отвалов ежегодно недобирается 8—10 % валовой сельскохозяйственной продукции. Накопление отходов производства и потребления ведет к нарушению равновесия природной среды и представляет реальную угрозу здоровью населения.

       Среди социально-экономических последствий  негативного антропогенного воздействия  на экологию основным является ухудшение  здоровья населения, которое можно рассматривать как интегральный показатель качества жизни человеческой популяции. Продолжительность жизни характеризует меру здоровья в социально-демографическом контексте. Последние десятилетия в Беларуси она неуклонно сокращалась. Так, если в 1970—1971 гг. средняя ожидаемая продолжительность жизни населения Беларуси была 72,5 года, в 1990 г. — 71,1, то в 1999 г. — 67,9 года.

       Состояние окружающей среды сказалось и  на здоровье населения городов, где размещены крупные промышленные объекты (Бобруйск, Витебск, Гомель, Могилев, Мозырь, Полоцк, Новополоцк и др.). Загрязнение атмосферного воздуха — основная экологическая проблема городов — влияет в первую очередь на рост числа заболеваний органов дыхания, онкологических, аллергических заболеваний, отклонений со стороны иммунной системы вплоть до иммунодефицита, особенно у детей и подростков.

       Вопрос  № 77. Обращение с  отходами. Классы опасности. Способы переработки  отходов.

       Количество  отходов в мире ежегодно возрастает и, по некоторым оценкам, достигло уже  критической массы. Для их размещения из хозяйственного оборота изымаются все новые и новые земли. Образование и накопление отходов производства и потребления ведет к нарушению экологического равновесия природной среды и представляет реальную угрозу здоровью людей. Все отходы, в зависимости от источников их образования, делятся на производственные и бытовые (отходы потребления).

       Отходы  производства — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образующиеся в процессе производства продукции или выполнения работ, потерявшие полностью или частично исходные потребительские качества; а также попутные вещества, которые образуются в процессе производства и не находят использования в этом производстве.

       Токсичные промышленные отходы разделяются на четыре класса опасности: I класс — чрезвычайно опасные, II — высокоопасные, III — умеренно-опасные, IV — малоопасные.

       Отходы  потребления — изделия и материалы, которые потеряли свои потребительские свойства в результате физического или морального их износа. К отходам потребления относятся и твердые бытовые отходы, образующиеся в процессе жизнедеятельности людей.

       Рассмотрим  проблемы, связанные  с захоронением ТБО.

         В их число входят: 1) вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод; 2)образование метана; 3) просадка грунта.

       Все это изобилие в виде фильтрата  растекается вокруг полигона и загрязняет окрестности. В радиусе 250 м от свалок почвы накопили меди, цинка, никеля, свинца в 3-10 раз больше предельно допустимого, а в радиусе полукилометра содержание тяжелых металлов выше, чем на незагрязненных территориях. Это тем более опасно, что санитарно-защитная зона вокруг свалок (в нарушение закона) используется под сельскохозяйственные угодья, а значит, все, что накоплено в почве, перейдет и в растения.

       Образование метана - это вторая проблема. Так  как у захороненного мусора практически нет доступа к кислороду, его разложение идет анаэробно, при этом  образуется метан, при этом выделяется биогаз (смесь метана и углекислого газа),_который при определенных условиях можно использовать как топливо: при высоте засыпки отходов 7 м этот газ отбирают с помощью отсасывающих труб. В ряде городов указанную проблему решают путем устройства на месте свалок «газовых скважин», перехватывающих образующийся метан, который можно впоследствии использовать как топливо или для других целей.

       Особую  группу составляют опасные отходы, которые в результате их  токсичности создают опасность для здоровья человека или окружающей среды.

       История использования атомной энергии  насчитывает более полувека. Однако, за это время так и не найдено  безопасной системы захоронения радиоактивных отходов атомной и оборонной промышленности. При нынешнем уровне производства количество отходов в ближайшие несколько лет может удвоится.

       Ни  одна из 34 стран с атомной энергетикой  не знает сегодня решения проблемы отходов. Дело в том, что большая часть отходов сохраняет свою радиоактивность до 240 000 лет и должна быть изолирована от биосферы на это время. Сегодня отходы содержатся во Временных" хранилищах, или захораниваются неглубоко под землей. Во многих местах отходы безответственно сбрасываются на землю, в озера и океаны. Что касается глубокого подземного захоронения, то со временем изменения русла водных потоков, землетрясения и другие геологические факторы нарушат изоляцию захоронения.

       Мировой опыт насчитывает более 20 способов обезвреживания и утилизации отходов. Основные из них: сожжение, компостирование, складирование, повторное использование.

       Сожжение – древнейший, но не лучший способ избавления от мусора. Во-первых, далеко не весь мусор горит. Многие горючие отходы при сгорании дают золу, масса которой может составлять несколько процентов от массы исходного мусора. Поэтому все шлаки, которые остаются после сгорания, всё равно приходится вывозить на свалки. Неполное сгорание мусора приводит к выбросу огромного количества сажи и вредных органических соединений.

         компостирование: в мусоре много компонентов, которые легко разлагаются на азот, фосфор, калий, биологически активные элементы. Осложняющий фактор: в компосте много тяжелых металлов, вредных для растений. Нужны особые методики сортировки мусора, сложная технологическая линия его сорбции, отмывания.

       В настоящее время наиболее рациональный способ утилизации отходов – повторное использование. Вторичное использование отходов - наиболее ресурсосберегающий путь, но не всегда рентабелен как в экономическом, так и в экологическом плане. Здесь существует ряд проблем. Первая проблема заключается в том, что прежде чем мусор использовать, его необходимо рассортировать. Бумага, железяки, битое стекло - должно находиться отдельно.  Вторая проблема - доставка мусора к месту переработки. Тогда, например, битое стекло, собранное с окрестных свалок, будут перерабатывать на многочисленных стеклозаводах.  Третья проблема заключается в том, что мусор - сырьё принципиально,  будет заметно отличаться от предыдущей по целому ряду параметров. Поэтому мусор невозможно использовать как сырьё для производства высококачественной продукции. 

       Контрольные задания: 

       Задача 2 (вариант 2)

       Рассчитать  степень разбавления сточных  вод, необходимую для достижения ПДК для санитарно-бытового пользовании, используя следующие данные:

       Решение:

       Концентрация  сульфата меди (СuSO₄) в выпускаемых сточных водах составляет 5 мг/л. ПДК этого соединения для санитарно - бытовых целей - 1 мг/л. Содержание сульфата меди в водоеме до выпуска составляет 0,03 мг/л.

       Для определения степени разбавления (n) сточных вод в водоеме используется формула:

       n = (С_{О -} С_В) / (С - С_В),

       где С_О - концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах;

       С_В - концентрация загрязняющих веществ в водоеме до выпуска;

       С - концентрация загрязняющих веществ  в водоеме (ПДК).

       Для санитарно-бытовых целей:

       n = (5 _- 0,03) / (1 - 0,03) = 5,124

       Ответ: степени разбавления (n) сточных вод  для санитарно-бытовых целей - 5,124

       Задача 5 (вариант 6)

       Рассчитать затраты на воспроизводство кислорода для сжигания 1 т органического топлива, используя данные табл.8 пособия.

       Решение:

       Эффективность лесных ресурсов рассчитывается по формуле:

       Э_л = Э_пз + С_пр + К_у + К_пд,

       где Э_пз - величина эффекта от пылезадерживающей способности леса;

       С_пр - величина стоимости ежегодно получаемой продукции леса;

       К_у - коэффициент увеличения производительности труда от рекреационных ресурсов;

       К_пд - коэффициент прироста древесины.

       К_пд = V · C,

       где V - объем прироста древесины;

       С - себестоимость единицы объема древесины.

       Подставим в формулы значения и проведем вычисления.

       Эффективность лесных ресурсов:

       Э_л =9,8 · 10³ + 1 244 · 10³ + 16 · 10³ + 21 · 10³ = 1290,8 · 10³ р. /га.

       Определение затрат на воспроизводство кислорода  для сжигания 1 т органического топлива произведем по формуле

       З = k / m [ (Ц₁ + Ц₂) · (1 + б) + у · г - Э_л · Ј],

       где k - расход кислорода для полного  сгорания 1 т топлива;

       m - количество кислорода, выделяемого  1 га леса в атмосферу;

       Ц₁ - затраты на посадку 1 га леса;

       Ц₂ - затраты на освоение 1 га новых земель;

       б - плата за кредиты на выполнение мероприятий по лесопосадкам;

       у - потери от снижения урожайности вновь  освоенных земель взамен отпущенных под лесопосадки;

       г - коэффициент, учитывающий затраты  для получения дополнительной продукции;

       Э_л - эффект, полученный от 1 га леса;

       Ј - относительный коэффициент ценности лесных угодий по сравнению с сельскохозяйственными;

       m = Ѕ от общего количества кислорода,  выделяемого зелеными насаждениями.

       З = 1,56/6,4 · [ (300 · 10³ + 2,57 · 10⁶) · (1 + 20· 10³) + 4,5 · 10⁵ · 35· 10³ - 1290,8 · 10³ · 1] =17,8 · 10^{9 (}р/га, год).

       Э_л =1290,8 · 10³ р/га (рассчитана ранее).

       Ответ: затраты на воспроизводство кислорода  для сжигания одной тонны органического  топлива составляют 17,8· 10⁹ (р/га, год).