Контрольная работа по «Основы экологии и энергосбережения». 3

Министерство  образования  Республики  Беларусь

Белорусский государственный  университет информатики и радиоэлектроники

Факультет заочного обучения

Кафедра  экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа №№1, 2

 

 по дисциплине

«Основы экологии и энергосбережения»

 

Вариант 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

 

Проверила:

 

 

 

Минск, 2014

 

Номер варианта контр. работы	Номер теор. вопросов	Типы контр. задач  (вариант данных для расчета)
1	1, 59	I (1); VI (5)

 

 

Контрольные вопросы:

1. Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы экологии и энергосбережения», суть понятий «экология», «энергосбережение».

59. Рациональное использование электрической и тепловой энергии в бытовых целях.

 

Контрольные задачи:

Задача (тип  I). Рассчитать площадь зоны активного загрязнения (ЗАЗ) и оценить экономическую эффективность природоохранных мероприятий по защите атмосферы в пригородной зоне отдыха от загрязнения выбросами промышленного предприятия. Исходные данные приведены в табл. 1.1, 1.2.

Задача (тип VI). Рассчитать: а) потери продуктивности леса; б) затраты на воспроизводство кислорода для сжигания 1 т органического топлива, используя данные табл. 2.1, 2.2 и рис. 2.1.

 

1. Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы экологии и энергосбережения», суть понятий «экология», «энергосбережение»

 

Дисциплина «Основы экологии и энергосбережения» изучает вопрос охраны окружающей среды, а также проблемы эффективного использования топливно-энергетических ресурсов.

Цель и задачи дисциплины: практическое решение вопросов экономного и эффективного использования энергетических ресурсов в соответствии с государственной политикой Республики Беларусь в области энергопотребления.

Одной из главных целей  современной экологии как науки  является изучение основных закономерностей  и развитие теории рационального  взаимодействия в системе «человек – общество – природа», рассматривая человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Предметом изучения данной дисциплины является энергосбережение и рациональное использование энергоресурсов.

Методы исследования:

1) диалектический

- исследование экологических  и экономических процессов в  единстве и историческом развитии;

2) исторический

- исследование динамики  взаимоотношений природы и общества;

3) системный подход

- исследование взаимосвязей  отдельных процессов по эксплуатации, производству и охране природных ресурсов;

4) нормативный

- экологические нормативы:  предельно-допустимая концентрация  ПДК, предельно-допустимые выбросы  ПДВ. Назначение – установить  объективные границы допустимых  антропогенных нагрузок на природу;

5) картографический

- оценка природных  ресурсов (размещение, продуктивность, запасы); прогноз природных явлений  в регионах, недоступных непосредственному  наблюдению; определение природоохранных  мер, направленных на предотвращение  опасных явлений, сохранение и  воспроизводство природных ресурсов.

Экология (от греч. oikos – дом и logos – учение) – наука, изучающая взаимоотношения общества и природы, в результате их взаимодействия.

Предмет экологии – взаимодействие человека с окружающей средой и охрана окружающей среды.

Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель, который в 1868 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все «условия существования» в широком смысле этого слова. Они частично являются органической, частично неорганической природой».

Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции  животных и растений в среде их обитания.

Экология изучает системы  уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:

- популяция – группа  организмов, относящихся к одному  или сходным видам и занимающих  определенную территорию;

- экосистема, включающая  биотическое сообщество (совокупность  популяций на рассматриваемой  территории) и среду обитания;

- биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом, или область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.

……….

Энергосбережение – комплекс мер, направленных на обеспечение эффективного использования энергоресурсов.

Энергосбережение –  один из приоритетов государственной  политики и важное направление деятельности всех субъектов хозяйствования.

……………

Взаимосвязь экологии и  энергосбережения: «экономить энергию  – уменьшать отрицательное воздействие на окружающую среду». 

 

 

59. Рациональное использование электрической и тепловой энергии

в бытовых целях

 

 

Контрольные задачи

 

Задача (тип  I).

Рассчитать площадь зоны активного загрязнения (ЗАЗ) и оценить экономическую эффективность природоохранных мероприятий по защите атмосферы в пригородной зоне отдыха от загрязнения выбросами промышленного предприятия. Исходные данные приведены в табл. 1.1, 1.2.

Таблица  1.1

Влияние систем очистки  на количество

выбросов предприятия

 

Вариант данных для расчета	Наименование вещества	Масса выброса, т/год
		m1, до установки систем очистки	m2, после установки систем очистки
1	Аммиак	40	10
	Сернистый газ	30	10
	Диоксид серы	30	8

 

Таблица  1.2

Климатические  определяющие

 

Параметр	Вариант  данных для  расчета
	1
Высота источника Н, м	150
Температура в устье  источника t1,0С	110
Скорость оседания загрязнения, см/с	0,5
Температура окружающей среды t2,0С	20
Скорость ветра на уровне Флюгера U, м/с	-
Капиталовложения в очистное оборудование, млн р.	400
Эксплуатационные расходы, млн р./год	30

 

Зона  активного загрязнения для организованных источников высотой Н >10 м представляет собой кольцо между окружностями с внутренним и внешним радиусами r_внутр и r_внеш, которые рассчитываются по формулам

 

r_внутр = 2φ · Н,                                                   (1.1)

 

r_внеш = 20φ · Н,                                                   (1.2)

 

где Н – высота источника;

      φ – поправка на тепловой подъем факела, которая рассчитывается по формуле

 

φ = 1+∆t/75,                                                    (1.3)

 

где ∆t – значение разности температуры выбрасываемой газовоздушной смеси в устье источника и температурой окружающей среды (табл. 1.2).

 

Решение:

1. Расчет площади ЗАЗ.

Подставим в формулы  значения и проведем вычисления:

– среднегодовое значение разности температур:

 

∆t = t₁ – t₂ =110 - 20 = 90 °С;

 

– поправка φ на тепловой подъем факела выбросов в атмосфере:

 

φ = 1+90/75 = 2,2;

 

–  внутренний радиус ЗАЗ равен

 

r_внутр = 2 · 2,2 · 150 = 660 м;

 

–  внешний радиус ЗАЗ равен:

 

r_внеш =20 · 2,2 · 150 = 6600 м;

 

–  площадь внутреннего круга S_внутр равна

 

S_внутр =

· r²_внутр = 3,14 · 660² = 1 367 784 м²;

 

–  площадь внешнего круга S _{внеш .} равна

 

S _внеш =

· r²_внеш = 3,14 · 6600² = 136 778 400 м²;

 

площадь зоны активного загрязнения равна

 

S _ЗАЗ = 136 778 400 – 1 367 784 = 135 410 616 м² = 135,41 км².

 

Ответ: Площадь зоны активного загрязнения составляет 26,1 км².

 

2. Расчет экономической эффективности мероприятий по защите атмосферы.

Определяем экономическую  эффективность природоохранных  мероприятий по формуле:

 

Е = (Э – З – С) / К, (1.4)

 

где С – дополнительные эксплуатационные расходы, р./год;

      К – единовременные капитальные вложения, р./год.

      3 – приведенные затраты на строительство и внедрение оборудования;

    Э – предотвращенный годовой экономический ущерб после проведения атмосферозащитных мероприятий, который определяется как разность между экономическим ущербом (У₁) до проведения мероприятий и экономическим ущербом (У₂) после их проведения:

 

Э = У₁ – У₂ .             (1.5)

 

Приведенные затраты (З) на строительство рассчитываются по формуле:

 

З = С + Е_н · К,                                                          (1.6)

 

где Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; принимается равным 0,12.

Расчет годового экономического ущерба в результате загрязнения атмосферы (У₁) до проведения защитных мероприятий и (У₂) после проведения защитных мероприятий рассчитывается следующим образом:

 

У₁ = γ · f · σ · μ₁, (1.7)

 

          У₂ = γ · f · σ · μ₂,                        (1.8)

 

где γ – величина удельного ущерба от одной условной тонны выбросов, р./усл. т

             (γ = 2400 р./усл. т,);

       f – коэффициент, учитывающий характер и условия рассеивания выброшен ных источником примесей;

      σ – коэффициент, учитывающий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха на территориях с различной плотностью и чувст-вительностью реципиентов;

     μ₁, μ₂ – суммарная масса выбросов загрязняющих веществ, приведенная к единице токсичности, усл. т/год соответственно; (μ₁) до проведения защитных мероприятий и (μ₂) после проведения защитных мероприятий.

Значение коэффициента f, учитывающего характер и условия рассеивания примесей, определяется следующим образом:

 

f = , (1.9)

 

где H – высота источника, м;

      φ – поправка на тепловой подъем факела выбросов в атмосфере (φ = 2,2, рассчитывался ранее по формуле 3);

   U – среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с (дано по условию).

 

В данном случае скорость оседания газообразных примесей и легких мелкодисперсных частиц находится в пределах от 1 до 20 см/с.

Коэффициент , учитывающий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха (далее коэффициент относительной опасности загрязнения воздуха) определяем по табл. методического пособия [1]: для центральной части города (по условию) равна 6.

Суммарная масса выбросов загрязняющих веществ, приведенная к единой токсичности, (μ₁) до проведения защитных мероприятий и (μ₂) после проведения защитных мероприятий, определяется по формуле:

 

μ₁ =  (1.10)

 

μ₂ =  (1.11)

 

где N – общее число примесей, содержащихся в выбросах источника (дано по условию);

A_i – показатель относительной агрессивности i-го вещества, усл. т/т (значение A_i для каждого вещества дано в табл. методического пособия);

m₁, m₂ – масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год (дано по условию для каждого вещества). m₁ – до установки систем очистки, m₂ – после установки систем очистки.

Рассчитываем:

 

μ₁ =

= 4,64 · 40  +16,5 · 30 + 16,5 · 30 = 1 175,6 (усл. т/т);

 

μ₂ =

= 4,64 · 10  +16,5 · 10 + 16,5 · 8 = 343,4 (усл. т/т);

 

f =

= ;

 

У₁= γ · f · σ · μ₁= 2400 · 6,405 · 6 · 1 175,6 = 108 427 939,2

 

У₂= γ · f · σ · μ₂ = 2400 · 6,405 · 6 · 343,4 = 31 672 468,8

 

Э = У₁ – У₂ = 108 427 939,2 – 31 672 468,8 = 76 755 470,4

 

З = С + Е_н · К = 30 000 000 + 0,12 · 400 000 000 = 78 000 000 р./г.

 

-0,078.

 

Вывод: Рассчитанное значение общей экономической эффективности проведенных защитных мероприятий (Е = -0,078) и нормативного коэффициента капитальных вложений Е_н = 0,12 позволяет сделать заключение о неэффективности (т.к. Е < Е_н) внедрения воздухозащитных мероприятий.

 

Задача (тип VI).

Рассчитать: а) потери продуктивности леса; б) затраты на воспроизводство  кислорода для сжигания 1 т органического  топлива, используя данные табл. 2.1, 2.2 и рис. 2.1.

 

Таблица 2.1

 

Эффективность лесных ресурсов

 

Показатель величины эффекта	Вариант
	5
Пылезащитная оценка леса, р/га, год, х∙103	9
Ежегодная стоимость продукции, р/га, год, х∙103	1 249
Производительность труда, р/га, год, х∙103	15
Объем прироста древесины, м3/га, х∙103	8
Себестоимость древесины, р/м3	7
Площадь пораженной территории в конкретном году, тыс.га (по рис.2.1)	1999

 

Таблица 2.2

 

Показатель	Вариант данных для расчета
	5
Кол-во выделенного кислорода, т/год	4,5
Затраты на лесопосадки, р/га, х∙103	200
Эффективность леса, р/га	Данные расчета из задачи 1
Расход Q2 при сжигании, т	1,51
Затраты на освоение,  р, х·106	2,5
Плата за кредит, р, х∙103	35
Потери урожайности, р, х∙105	5,3
Затраты на воспроизводство с/х  продукции, р	1,1
Коэффициент ценности древесины	1,5
Дополнительные затраты на воспроизводство кислорода, р, х∙103	34

 

Рис. 2.1 Динамика площади  поражения лесов, га

 

Решение:

а) Расчет потерь продуктивности леса (П_пр) производится исходя из ключевых параметров (данные для расчета взяты из таблицы 2.1 «Эффективность лесных ресурсов» и из рис. 2.1 «Динамика площади поражения лесов» согласно варианту 5) по формуле

 

П_пр = Э_л · S,                                                      (2.1)

 

где Э_л – эффективность лесных ресурсов;

 S – площадь лесных ресурсов, подвергшихся загрязнению.

 

Эффективность лесных ресурсов рассчитывается по формуле

 

Э_л = Э_пз + С_пр + К_у + К_пд ,                                                              (2.2)

 

где    Э_пз – величина эффекта от пылезадерживающей способности леса;

С_пр – величина стоимости ежегодно получаемой продукции леса;

К_у – показатель увеличения производительности труда от использования рекреационных ресурсов;

К_пд – коэффициент прироста древесины.

 

 К_пд = V · C,                                                         (2.3)

 

где V – объем прироста древесины;

С – себестоимость единицы объема древесины.

 

Подставим в формулы  значения и проведем вычисления.

 

Показатель прироста древесины:

 

К_пд = 8 · 10³ · 7 = 56 · 10³ р./га

 

Эффективность лесных ресурсов:

 

Э_л =9 · 10³ + 1 249 · 10³ + 15 · 10³ + 56 · 10³ = 1 329 · 10³ р./га

 

Площадь лесных ресурсов, подвергшихся загрязнению (S):

 

S = 2 500 + 4 000 + 9 000 = 15 500 га или 15,5 · 10³ га

 

Потери продуктивности леса:

 

П_пр = 1 329 · 10³ · 15,5 · 10³ = 20 599,5 · 10³ = 20, 5995 млн. р.

 

б) Определение затрат на воспроизводство кислорода для сжигания 1 т органического топлива произведем по формуле, используя данные таблицы 2.2:

 

З = k / m [(Ц₁ + Ц₂) ·(1+ α) + у · γ – Э_л · £],                          (2.4)

 

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;

α – плата за кредиты на выполнение мероприятий по лесопосадкам;

y – потери от снижения урожайности вновь освоенных земель взамен отпущенных под лесопосадки;

γ – коэффициент, учитывающий  затраты для получения дополнительной продукции;

Э_л – величина эффективности лесных ресурсов (рассчитана в части а) данной задачи);

£ – относительный коэффициент ценности лесных угодий.

 

На основе данных для  расчета определим затраты на воспроизводство кислорода для сжигания 1 т органического топлива:

 

З = 1,51/4,5 · [(200 · 10³ + 2,5 · 10⁶) · (1 + 35 · 10³) + 5,3 · 10⁵ · 34 · 10³ –

        – 1,329 · 10⁶ · 1,5] = 37,757· 10⁹ (р/га, год).

 

Ответ:

а) потери продуктивности леса составляют 20,5995 млн. р.

б) затраты на воспроизводство кислорода для сжигания одной тонны органического топлива составляют  37,757 млрд./га, год.

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

1. Асаенок, И. С. и др. Основы экологии и экономика природопользования: метод. пособие для практич. занятий / И. С. Асаенок, Т. Ф. Михнюк, – Минск: БГУИР, 2005.

 

2. Запыленность и загрязнение атмосферы в результате работы автотранспорта: метод.  пособие для практич. занятий / И. И. Кирвель [и др. ] – Минск: БГУИР, 2009.

 

3. Кирвель, И. И. Земельные ресурсы : их оценка, состояние и загрязнение: метод.  пособие  для практич. занятий / И. И. Кирвель, В. И. Петровская, Н. В. Цявловская – Минск: БГУИР, 2007.

 

4. Кирвель, И. И. Лесные ресурсы. Оценка, состояние, экологические проблемы  лесов  и  пути их решения: метод. пособие для практич. занятий / И. И. Кирвель, Н. В. Цявловская. – Минск: БГУИР, 2007.

 

5. Кирвель, И. И. Экологические проблемы использования энергоресурсов: метод.  пособие  для практич. занятий / И. И. Кирвель, В. И. Петровская, Н. В. Цявловская. – Минск: БГУИР, 2007.

 

6. Кирвель, И. И. Энергосбережение в процессах теплообмена: метод. пособие для практич. занятий / И. И. Кирвель, М. М. Бражников, Е. Н. Зацепин – Минск: БГУИР.

 

7. Методика расчета ущерба при несанкционированном размещении отходов: метод. пособие для практич. занятий / И. И. Кирвель [и др. ] – Минск: БГУИР, 2008.

 

8. Оценка загрязненности водных ресурсов: метод. пособие для практич. занятий / М. М. Бражников, И.И. Кирвель, А. С. Калинович – Минск: БГУИР, 2009.

 

9. Оценка способов передачи электроэнергии: метод пособие для практич. занятий / А. И. Навоша [и др.] – Минск: БГУИР, 2007.

 

10. Прудник, А. М. и [др.]. Энергосбережение в системах освещения: метод пособие для практич. занятий / А. М. Прудник. – Минск: БГУИР, 2008

 

Дополнительная

 

11. Агаханянц, О. Е.  Биогеография с основами экологии / О. Е. Агаханянц, И. И. Кирвель. – Минск: Технопринт, 2005. — с. 467.
12. Белый, О. А. Национальный доклад о состоянии окружающей среды Республики Беларусь / О. А. Белый, А. А. Савастенко. – Минск: «Экология», 2005.

 

13. Богдевич, И. М. Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных угодий Республики Беларусь / И. М. Богдевич. – Минск: Минсктиппроект, 2002.

 

14. Володин, В. И. Энергосбережение: учеб. пособие. / В. И. Володин – Минск: БГТУ, 2001.

 

15.  Головатый, С. Е. Тяжелые металлы в агросистемах. / С. Е. Головатый – Минск: Минсктиппроект, 2002.

 

16.  Ершов, Ю. А. Механизмы токсического действия неорганических соединений / Ю. А. Ершов, Т. В. Плетнева. – М.: Медицина, 1980.

 

17. Касьяненко, И. И. Актуальные научно-технические разработки белорусских ученых по проблемам природопользования и охраны окружающей среды / И. И Касьяненко, И. С. Бракович, Г. А. Жалейко. – Мн.: БЕЛНИЦ ЭКОЛОГИЯ, 2002.

 

18.  Ланасюк, Е. Н. Химические загрязнители воздушной среды и работоспособность человека / Е. Н. Ланасюк. – Киев: Здоровье, 1985. – С.80.

 

19. Лобанов, Е. А. Проблемы обращения со стойкими органическими загрязнителями. / Е. А. Лобанов, М. В. Коровай. – Мн.: УП ОРЕХ, 2005.

 

20. Матесович, А. А. Природная среда в Республике Беларусь: состояние и проблемы / А. А. Матесович, А. А. Савастенко. – Минск: БЕЛНИЦ ЭКОЛОГИЯ, 1992.

 

21. Михнюк, Т. Ф. Безопасность жизнедеятельности : учеб. пособие для студ. инж.-техн. спец. вузов. Т. Ф. Михнюк : Дизайн ПРО, 2004.

 

22.  Рекомендации ВОЗ по качеству воздуха. / – Будапешт: Центр СМИ, 2004.

 

23. Соколов, С. М. Здоровье и окружающая среда: сборник научных трудов. / С. М. Соколов, В. Г. Цыганкова. – Мн.: Технопринт, 2001.

 

24. Цявловская, Н. В. Современные  проблемы охраны окружающей среды / Н. В. Цявловская. - Минск: Импульс, 2008., С. 5.

 

25. Шимова, О. С. Основы экологии и экономика природопользования. О. С. Шимова, Н. К. Соколовский. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: БГЭУ, 2002.

 

26. Утилизация промышленных и бытовых отходов: метод. пособие / И.И. Кирвель [и др.]. – Минск: БГУИР, 2008.