Контрольная работа по "Промышленной экологии"

Вопросы:

1. Охарактеризуйте пути снижения эмиссии вредных веществ авиадвигателей.
2. Дайте определение транслокационного показателя вредности загрязняющего вещества в почве.
3. Что понимается под методом экологического права? Какие методы правового регулирования применяется в экологическом праве? Дайте характеристику этих методов.

1. Охарактеризуйте пути снижения эмиссии  вредных веществ  авиадвигателей.

Эмиссия  авиадвигателей.

Быстрое увеличение объема авиаперевозок, дальности и  высоты полета воздушных судов (ВС) потенциально может оказать существенное воздействие на окружающую среду. Пока эта проблема не является критической  и, действуя осмотрительно, мы можем  избежать значительных последствий  для окружающей среды, обеспечив одновременно значительный рост авиаперевозок, дающих определенные преимущества экономического развития.

В связи с этим в последнее время все большее  внимание уделяется снижению загрязнения  от двигателей ВС. Значительно снижен выброс загрязняющих веществ от авиадвигателей, ведутся работы по совершенствованию  методов контроля загрязнения воздушной  среды в результате полетов воздушных  судов, разработаны стандарты и  рекомендации, направленные на снижение воздействия авиации на окружающую среду и население.

Воздушные суда дают около 1% от общего антропогенного загрязнения. В окрестности аэропортов, где  плотность полетов существенно  больше, доля выбросов от самолетов  может достигать 3 -4% от общего объема выбросов в атмосферный воздух.

При этом на долю авиации  в странах Содружества Независимых  Государств приходится 13,5 процента потребления  топлива (на автомобильном транспорте - 58 процентов, железных дорогах - 21 процент  и судах -7,5 процента).

Относительная величина выбросов различными видами транспорта составляет: 

относительная величина выбросов различными видами транспорта

Обычно различают  две области загрязнения: локального загрязнения - область в зоне и  окрестности аэропорта, где наблюдаются  значительные концентрации загрязняющих веществ и загрязнение на больших  высотах полета, связанное с воздействием их на озоновый слой. Считается, что  озоновый слой защищает поверхность  земли от жесткого ультрафиолетового  излучения.

В отсутствии в настоящее  время стандартов, ограничивающих выброс загрязняющих веществ в верхние  слои атмосферы двигателями воздушных  судов, предложены схемы двигателей, позволяющие добиться практически  минимально возможных выбросов загрязняющих веществ от авиадвигателей.

Одновременно ведутся  работы по снижению выбросов эксплуатационными  методами, к числу которых следует  отнести четкую организацию воздушного движения, оптимизацию схем и режимов  различных этапов взлетно-посадочного  цикла и режимов набора высоты и снижения воздушного судна, выполнение руления воздушного судна на части  двигателей и др.

Снижение выброса загрязняющих веществ.

Большая часть двигателей воздушных судов отечественного производства, продолжающих широко использоваться в эксплуатации, не подпадает под  действие стандарта по выбросам загрязняющих веществ и не подлежит сертификации, а их доработка в эксплуатации обычно затруднена или связана со значительными затратами. К числу  таких двигателей, прежде всего, относится  самый массовый двигатель, используемый в отечественной авиации  НК-8-2У.

Валовой выброс загрязняющих веществ от двигателей этого типа составляет ежегодно около 180 тыс.т  при общем объеме выброса около 325 тыс.т от всего парка самолетов. При этом в зоне аэропортов этими  двигателями выбрасывается ежегодно примерно 40 тыс.т загрязняющих веществ (примерно 24,8 тыс.т СО, 7,7 тыс.т НС и 4,1 тыс.т NOх) и 141,7 тыс.т загрязняющих веществ выбрасывается по трассе полета (из них примерно 82,3 тыс.т NОх).

Доработки, требующие  изменения конструкции двигателя, на уже существующем парке двигателей (самолетов) при значительной  стоимости  таких работ требуют значительных затрат времени и средств на их проведение, что в условиях постоянного  обновления парка самолетов (двигателей) делают проведение таких работ экономически нецелесообразным.

Вместе с тем, в  последнее время предложены нетрадиционные методы, позволяющие существенно  снизить выброс загрязняющих веществ  этим двигателем без существенной его  доработки, только за счет перераспределения  подачи топлива в I и II контуры двигателя. Удачным решением такого рода являются двигатели НК-8-2У и НК-86МА с  модифицированными регуляторами подачи топлива. На таком двигателе снижен выброс НС в два раза и СО - в 1,5 раза по сравнению с двигателем со штатным регулятором топлива. Одновременно на этих модификациях двигателя достигнуто значительное снижение расхода топлива. Двигатель с модифицированным регулятором  топлива прошел полный объем испытаний, в том числе и испытания  по высотному запуску. Несмотря на значительные преимущества таких двигателей, работы по их внедрению прекращены из-за отсутствия необходимого финансирования.

Dp/Ro

уровни  выброса загрязняющих веществ  модифицированными  двигателями,  Dp/Ro - масса, отнесенная к  взлетной тяге

Альтернативные виды топлива.

Проблемы дефицита традиционных видов топлива заставили  искать возможности использования  альтернативных топлив. Наиболее удобным  топливом такого типа является сконденсированная (сжиженная) смесь газов пропана, бутана, пентана и гексана, получившая название «авиационное сконденсированное  топливо» (АСКТ). Метан (природный газ, имеющийся в достаточных количествах), обладает несколько худшими с  точки зрения использования на летательных  аппаратах характеристиками (более  низкая температура кипения, меньшая  плотность). Однако их применение в  авиации требует решения ряда практических задач, связанных с  производством, хранением и транспортировкой такого топлива.

Заманчивым является возможность использования в  качестве топлива водорода. Но до сих  пор возможность его применения в авиации остается проблематичной и требует достаточно сложных  инженерных решений. При современном  уровне технологии это достаточно дорогой  носитель энергии: на каждый джоуль энергии, запасенный в водороде, приходится от 4 до 1О Дж, затраченных на его  добычу и сжижение. Эта энергия  производится на обычных энергетических станциях, использующих то же ископаемое топливо. Считается, что применение сжиженного водорода на транспорте, на достигнутом в настоящее время  уровне технологии, не приведет к снижению топливного дефицита. Так как при  его получении будет сжигаться  больше топлива, и соответственно приведет к увеличению выброса загрязняющих веществ, к тому же водородное топливо  само не является достаточно экологически чистым.

По-видимому, использование  водорода в качестве моторного топлива  станет возможным только после появления  практически неисчерпаемого экологически чистого источника энергии, такого, например, как управляемый термоядерный синтез, реализация которого не ожидается  в ближайшем будущем. Энергия, затраченная  на производство и сжижение водорода, даже теоретически не может быть меньше запасенной в нем энергии, поэтому  приемлемость концепции водородного  топлива определяется тем, может  ли человечество быть столь расточительным, даже обладая термоядерным синтезом.

Что касается других видов альтернативных топлив, то их внедрение в практику также связано  с крупными капиталовложениями на разработку и промышленное освоение принципиально  новых технологий.

Переход на экологически чистые технологии.

Недостатки прямого  регулирования в области охраны окружающей среды, сопряженные с  чрезмерными затратами на соблюдение требований охраны окружающей среды  и создающих отставание в использовании  новейших технологий, подчеркивают важность поиска методов, стимулирующих снижение выбросов или затрат, формирование рынка разрешений на загрязнение  для управления качеством среды.

Значительное снижение эмиссии двигателей может быть достигнуто техническими решениями, например, за счет более широкого использования  самолетов двух двигательной схемы.

Следует иметь в  виду, однако, что многие перспективные  технологии, связанные с экологическим  совершенствованием авиадвигателей, все  еще находятся на стадии конструктивных  проработок и потребуются значительные усилия для того, чтобы их применить.

число самолетов, шт.

                                                            год       

замещение парка воздушных  судов 2-х двигательными  самолетами

В то же время эксплуатационные приемы, такие как уменьшение крейсерской  высоты полета или скорости полета, не должны значительно повлиять на улучшение ситуации. К тому же скорость и дальность полета самолета являются основными параметрами, определяющими  экономичность самолетов.

Другие оперативные  меры, такие как совершенствование  организации движения воздушных  судов, требуют дополнительного  улучшения управлением воздушным  движением. Полученное за счет этого  сокращение времени полета связано  в первую очередь с уменьшением  расхода  топлива.

Проблемы локального уровня, связанные с загрязнением вблизи аэропортов в настоящее время  достаточно хорошо изучены и практически  решаются.

Менее изучены проблемы, связанные с выбросами загрязняющих веществ двигателями воздушных  судов на крейсерских режимах  полета и их последствиями.

Исследование глобального  и трансграничного загрязнения  от авиации позволило выявить  и идентифицировать проблемы, связанные  с авиацией и определить меры по предотвращению негативного воздействия  авиации.

Выбросы оксидов  азота (NO+NO2=NOx) и водяных паров  и их накопление в атмосфере ведут  к снижению количества атмосферного озона, таким образом, прослеживается связь загрязнения от авиации  и состоянием озонового слоя.

Воздействие авиации  и особенно сверхзвуковой авиации  на верхние слои тропосферы и нижнюю стратосферу  является предметом  интенсивного изучения с начала 70-х  годов (CIAP). Программа AESA позволила серьезно продвинуться в  построении моделей  загрязнения, включая изучение рынка  авиационной техники и технологий. С помощью этих моделей было показано, какие возможные изменения в  атмосфере можно ожидать при  данных уровнях развития авиационных  технологий и использования воздушного транспорта, получены оптимальные решения  для воздействия и операций в  будущем авиации и возможность  избежать разрушительного влияния  на атмосферу.

В рамках этих программ рассматривается область загрязнения  от авиации и природные циклы, связанные с компонентами загрязнения  стратосферы для возможных сценариев  развития и использования дозвукового  и сверхзвукового воздушного транспорта, глобальные изменения в атмосфере  и климата, влияние на стратосферный  озон, на изменение баланса химических процессов в верхней атмосфере. Важным шагом таких исследований были определение механизма и  количественных изменений в атмосфере, идентификация загрязнения от авиации  и ее вклада в таких изменениях.

Наибольшее внимание уделяется выбросам авиацией оксидов  азота (NОx), связанных потенциально с возможностью каталитического  разрушения озона  в стратосфере.

Вместе с тем  эволюция развития авиационных двигателей и  авиационных технологий в последние  годы не позволяют рассчитывать на значительное снижение  выброса NОx, связанного с процессами, происходящим в камере сгорания двигателя ВС,  поскольку давление и температура  в камере сгорания были подняты, чтобы  улучшить топливную эффективность  двигателя.

выброс  продуктов полного  сгорания двигателями  ВС

Для оценки валового выброса загрязняющих веществ, от двигателей воздушных судов в целом, можно  воспользоваться приближенными  оценками объемов выброса продуктов  сгорания при полном сгорании нефтяных топлив. Считая, что при полном сгорании 1 кг углеводородного топлива образуется около 3,16 кг CO2, 1,25 кг H2O и 1 кг SO2 , можно  оценить получить оценки общего порядка  относительно количества выбрасываемых  авиационными двигателями загрязняющих веществ.

По более точным расчетам валовой выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных  судов в зоне аэропортов и по трассам  гражданской авиации на внутренних линиях составляет:

а)                                     в)

массовый  выброс от воздушных  судов 

а) в зоне аэропортов

в) по маршруту полета, т / год 

При этом на авиацию  приходится от 2 до 3 процентов общего выброса  загрязняющих веществ при  сжигании всех видов ископаемого  топлива. Основную часть этих загрязнений  дает гражданская авиация.

Существующие сценарии загрязнения показывают, что к 2005 году можно ожидать по сравнению  с 1990 годом увеличение загрязнения  до 3-4 процентов от общего загрязнения. Обращает на себя внимание возрастание  доли международных перевозок воздушным  транспортом  в России при одновременном  падении общего объема воздушных  перевозок, характерном для стран  с переходной экономикой, в последующем  эта тенденция должна сгладиться.

                                                                            Год

  относительный рост  международных авиаперевозок

2. Дайте определение транслокационного показателя вредности загрязняющего вещества в почве.

Показатели  вредности загрязнения  почвы.

показатели, отражающие вероятность миграции загрязняющих веществ из почвы в атмосферный  воздух (миграционно-воздушный П.в.), в воду (миграционно-водный П.в.), растения (транслокационный П.в.), а также степень  воздействия на почвенные микроорганизмы (общесанитарный П.в.). В процессе специальных  экспериментов определяют лимитирующий показатель вредности, и соответствующая  ему наименьшая массовая доля загрязняющего  вещества принимается в качестве ПДК в целом для почвы.

Нормирование  и контроль загрязнения  почв.

Принцип нормирования химических веществ в почве значительно  отличается от принципов, положенных в  основу нормирования их в водоемах и атмосферном воздухе. Попавшие в почву химические вещества поступают  в организм человека главным образом  через контактирующие с почвой среды: воду, воздух и растения, в последнем  случае по биологической цепи почва- растение - человек. Поэтому при нормировании химических веществ в почве учитывается  не только опасность, которую представляет почва при непосредственном контакте с ней, но и последствия вторичного загрязнения контактирующих с почвой сред.

Установление ПДК  загрязняющих веществ в почве  находится в первоначальной стадии, поэтому к настоящему времени  установлены ПДК нескольких десятков вредных веществ, преимущественно  ядохимикатов.

В связи с тем, что вредные вещества поступают  в организм человека по пищевым цепям, установлены допустимые остаточные количества (ДОК) пестицидов в почве, пищевых и кормовых продуктах (таб.1).

Таб.1 ПДК и ДОК  некоторых веществ в почве 

Загрязнение почвы  в условиях городов и поселений  связано с образованием промышленных и бытовых отходов. В связи  с этим органами санитарно-эпидемиологических служб осуществляется санитарный контроль загрязнения почв, который включает предупредительный надзор за проектированием  и строительством сооружений по очистке  и обезвреживанию промышленных и  бытовых отходов, а также текущий надзор за своевременным сбором и удалением промышленных и бытовых отходов и вторичного сырья. Под контролем санитарных и природоохранных служб находится транспортирование отходов, согласование мест их размещения и переработки.

Санитарное состояние  почв оценивается по четырем направлениям:

• Санитарные физико-химические исследования (преимущественно для почвенных фильтратов), включающие определение отношения общего азота к органическому, кислотности, биохимического потребления кислорода окисляемости, сухого остатка сульфатов и хлоридов и т.п.
• Санитарно-энтомологические исследования, включающие учет численности синантропных мух (нашедших близ жилья человека особо благоприятные для себя условия жизни) во всех фазах их развития (взрослые, личинки, куколки) в помещениях, на открытом воздухе, в почвах и отходах.
• Санитарно-гельминтологические исследования в целях определения числа яиц гельминтов, паразитирующих в органах человека, в местах, часто посещаемых населением.
• Санитарно-бактериологические исследования - наиболее обстоятельные и осуществляемые по программам полного, краткого и специального анализов. Определяют присутствие бактерий кишечной группы, представителей дизентерийной и тифозной (паратифозной) групп.

С гигиенических  позиций опасность загрязнения  почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и непосредственно  на человека, а также на биологическую  активность почвы и процессы ее самоочищения.

Основным критерием  гигиенической оценки опасности  загрязнения почвы вредными веществами является ПДК химических веществ  в почве.

Для оценки опасности  загрязнения почв выбор химических веществ-показателей загрязнения  проводится с учетом:

• специфики источников загрязнения,
• приоритетности загрязнителей,
• характера землепользования.

 Если нет возможности  учесть весь комплекс химических  веществ, загрязняющих почву,  оценку проводят по наиболее  токсичным веществам, т.е. относящимся  к более высокому классу опасности. 

При отсутствии в  документах класса опасности химических веществ, приоритетных для почв исследуемого района, их класс опасности может  быть определен по формуле:

где А - атомный вес  соответствующего элемента,

S - растворимость  в воде химического соединения, мг/л 

М - молекулярная масса  химического соединения, в которое  входит данный элемент 

α - среднее арифметическое из шести ПДК химических веществ  в разных пищевых продуктах (мясо, рыба, молоко, хлеб, овощи, фрукты).

В общем плане  при оценке опасности загрязнения  почв химическими веществами следует  учитывать следующее:

• опасность загрязнения тем больше, чем выше фактические уровни содержания контролируемых веществ в почве по сравнению с ПДК,
• опасность загрязнения тем больше, чем выше класс опасности контролируемых веществ,
• при оценке опасности загрязнения любым токсикантом следует учитывать буферность почвы, влияющую на подвижность химических элементов, что определяет их воздействие на контактирующие среды.

Оценка опасности  почв, используемых для сельского  хозяйства, основана на транслокационном показателе, важнейшем при обосновании  ПДК химических веществ в почве. Это обусловлено тем, что:

• с продуктами питания растительного происхождения в организм человека попадает в среднем 70% вредных химических веществ,
• уровень транслокации определяет уровень накопления токсикантов в продуктах питания, влияет на их качество.

Существующая разница  допустимых уровней содержания химических веществ по различным показателям  вредности и основные положения  дифференциальной оценки степени опасности  загрязненных почв позволяют дать рекомендации по практическому использованию  загрязненных почв (табл.2)

Таб.2 Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного  использования, загрязненных химическими  веществами

Оценка опасности  загрязнения почвы населенных пунктов  определяется:

• эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы,
• ролью загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного загрязнения воздуха и при ее непосредственном контакте с человеком,
• значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.

 Оценка уровня  химического загрязнения почв  как индикаторов неблагоприятного  воздействия на здоровье населения  проводится с учетом коэффициента  концентрации химического вещества  Кс и суммарного показателя  загрязнения Zс, равного сумме  коэффициентов концентраций химических  элементов: 

Zс  = ∑ n i Ксi - ( n- 1)

где n- число суммируемых  элементов.

Оценка опасности  загрязнения почв комплексом металлов по показателю Zс, отражающему дифференциацию загрязнения воздушного бассейна городов, как металлами, так и другими  наиболее распространенными ингредиентами (пыль, оксид углерода, оксиды азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале (таб.3), градации которой  разработаны на основе изучения показателей  здоровья населения, проживающего на территориях  с различным уровнем загрязнения  почв.

Таб.3 Ориентировочная  оценочная шкала опасности загрязнения  почв по суммарному показателю загрязнения (Zс )