Задачи по экологии

ЗАДАЧА 1 (вариант 3)

Определить  размер  зоны  активного  загрязнения (ЗАЗ)  и  оценить 

эффективность  природоохранных  мероприятий  по  защите  атмосферы 

центральной  части  города  от  загрязнения  выбросами  промышленного 

предприятия для  исходных данных:

• Центральная  часть  города (доля от общей площади  ЗАЗ), 40% .
• Высота источника, 70м.
• Температура  в  устье  источника, 90⁰С.
• Скорость  оседания  загрязнения, 15 см/с.
• Температура  окружающей  среды, 10⁰С.
• Скорость  ветра  на  уровне флюгера, 5 м/с.
• Капиталовложения  в  очистное оборудование, 800 млн р.
• Эксплуатационные  расходы, 40 млн р./год.
• Масса выброса, тыс. т/год                             

Решение:

1) Размер ЗАЗ.

Для организованных источников  высотой  H  > 10 м ЗАЗ пр. собой кольцо между окружностями с внутренним и внешним радиусами, которые рассчитываются по формулам:  

,

где 

где 
 

. 
 
 

2) Оценка эффективности природоохранных мероприятий по  защите  атмосферы центральной части города.

Общая экономическая  эффективность рассчитывается по следующей  формуле:  

где 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, то есть  

С – дополнительные эксплуатационные затраты атмосферозащитного оборудования, р./год;

К – единовременные капитальные вложения, р./год;

З – приведенные затраты на строительство и внедрение атмосферозащитного оборудования.

,

где  γ – величина  удельного ущерба  от  одной условной  тонны выбросов,

р./усл.т (устанавливается  Министерством  финансов  совместно  с Министерством  природных  ресурсов  и  охраны  окружающей  среды); 

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

σ  – коэффициент, учитывающий относительную опасность загрязнения

атмосферного  воздуха на территориях с различной плотностью и чувствительностью реципиентов;

 μ  – суммарная масса выбросов загрязняющих веществ в пределах данной территории, приведенной к единице токсичности, усл. т/год.

Для частиц, оседающих  со скоростью от 1 до 20 см/с  f  рассчитывается по формуле (U−скорость ветра): 

Коэффициент

,

где  S_ц.гор.  – площадь центра города; 

S_ЗАЗ  – площадь зоны активного загрязнения;

σ_i  – показатель относительной опасности загрязнения воздуха, 8.   

Суммарная  масса  выбросов  загрязняющих  веществ,  усл. т/год.: 

где  N  – общее число примесей, содержащихся в выбросах источника; 

A_i  – показатель  относительной агрессивности i-го  вещества,

m  – масса годового выброса примеси i-го вида вещества в атмосферу, т/год. 
 

968,929

97 

Приведенные затраты: 

где  Е_н  – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений,  в целом по народному хозяйству Республики Беларусь принимается равным 0,12. 
 
 
 
 

Следовательно внедрения  воздухозащитных мероприятий неэффективно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАДАЧА 4 (вариант 6)

Рассчитать потери продуктивности леса, используя данные:

• Пылезащитная оценка леса, р./га, год, х∙10³− 9,8.
• Ежегодная стоимость прод., р./га, год, х∙10³ – 1244.
• Производительность труда, р./га, год, х∙10³− 16.
• Объем прироста древесины, м³/га, х∙10³− 3.
• Себестоим. древесины, р./м³− 7.
• Площадь пораженной территории, по годам, га (по рисунку) – 5000.

Решение:

П_пр = Э_л · S,

где    П_пр – потери продуктивности леса,

          Э_л – эффективность лесных ресурсов,

     S – площадь лесных ресурсов, подвергшихся  загрязнению. 

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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     33.  Основные  причины,  приводящие  к   сокращению  пахотных  земель, снижению  их плодородия  и качества сельхозпродукции. 

     Проблема  земельных ресурсов в настоящее  время стала одной из крупнейших глобальных проблем не только из-за ограниченности земельного фонда планеты, но и потому, что естественная способность почвенного покрова производить биологическую продукцию ежегодно уменьшается как относительно (в расчете на душу прогрессивно-возрастающего мирового населения), так и абсолютно (за счет увеличения потерь и деградации почвы в результате деятельности самого человека).

     Человечество  за свою историю безвозвратно потеряло больше плодородных земель, чем их распахивается во всем мире (более 1,5 млрд. га), превратив когда-то продуктивные пахотные земли в пустыни, пустоши, болота, кустарниковые заросли, бедленды, овраги. Многие безжизненные пустыни  мира — это результат деятельности человека. Процесс этих безвозвратных  потерь продолжается и сейчас. По самым оптимистическим подсчетам специалистов ООН, почти 2 млрд. га земли подвержены вызываемой деятельностью человека деградации, что ставит под угрозу существование почти 1 млрд. человек. Основные причины этого — засоление почв в результате орошения, а также эрозия, вызванная чрезмерным выпасом, обезлесением, опустыниванием земель.

     Эрозия  почвы известна человеку давно, но особенное  развитие она получила в современную  эпоху в связи с интенсификацией  земледелия, с многократным усилением нагрузки на почвенный покров.

     Вторым  по значению деградационным процессом, также широко распространенным во всем мире, является сложный комплекс различных  неблагоприятных вторичных последствий  орошаемого земледелия, среди которых  особенно выделяются вторичное засоление, заболачивание почв. Увеличение в  пахотном слое орошаемой почвы содержания солей до 1 % снижает урожай на одну треть, а при содержании в 2—3 % урожай погибает полностью.

     Истощение пахотных и пастбищных почв, падение их плодородия происходит во всем мире в результате нерационального интенсивного их использования. Есть и другие деградационные процессы: заболачивание почв в районах достаточного или избыточного атмосферного увлажнения, уплотнение почв, техногенное их загрязнение. В мире каждый год дополнительно 20 млн. га сельскохозяйственных угодий становятся непригодными для возделывания сельскохозяйственных культур вследствие деградации почв или наступления городов. В то же время ожидается, что в течение следующих 30-ти лет спрос на продовольствие в развивающихся странах удвоится. Новые земли могут и будут осваиваться, однако это будет в основном происходить в зоне рискованного земледелия, где почвы в еще большей степени подвержены деградации.

     Таким образом, перед человечеством встала реальная угроза его будущей глобальной продовольственной безопасности. Достижения в области сельскохозяйственной биотехнологии могут оказать  помощь развивающимся странам, однако воздействие биотехнологии на экологию в полной мере не изучено, необходима дальнейшая научная разработка биобезопасности.

     В Республике Беларусь 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. По данным почвенных исследований, эродированные и эрозионно-опасные земли составляют 41,5 % площади пашни Беларуси. 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.

     До  сих пор у нас не решена проблема удаления и утилизации стоков животноводческих комплексов, в радиусе до 3 км загрязняющих земли и поверхностные воды нитратными формами азота, хлоридами, фосфатами  и т.п. Серьезное загрязнение почвенного покрова происходит в результате выбросов промышленных предприятий  и автотранспорта. В промышленных центрах республики земли выше допустимых норм загрязнены тяжелыми металлами (свинцом, цинком, кадмием, медью). Загрязнение  почв придорожных полос наблюдается  на расстоянии до 25 — 50 м от полотна  дороги.

     Большой ущерб понесло сельское хозяйство  в результате чернобыльской катастрофы, которая привела к загрязнению  более 1,6 млн. га сельхозугодий и  выбытию из сельхозоборота 265,4 тыс. га. Загрязнение почв республики носит  чрезвычайно неравномерный характер. В большинстве типов почв основное количество радиоизотопов сосредоточено в верхнем пятисантиметровом слое, то есть в наиболее плодородном горизонте. Кроме непосредственного загрязнения почв радионуклидами, за время, прошедшее после катастрофы, обнаружено вторичное загрязнение почв, вследствие применения загрязненного навоза и минеральных удобрений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     54. Основные  принципы  защиты  окружающей  среды  от  загрязнения   на современном   этапе и в  перспективе. Пассивные  методы  защиты  окружающей среды  от загрязнения. 

     Под охраной окружающей среды понимают совокупность международных, государственных  и региональных правовых актов, инструкций и стандартов, доводящих общие  юридические требования до каждого  конкретного загрязнителя и обеспечивающих его заинтересованность в выполнении этих требований, конкретных природоохранных  мероприятий по претворению в  жизнь этих требований.

     Только  если все эти составные части  соответствуют друг другу по содержанию и темпам развития, т. е. складываются в единую систему охраны окружающей природной среды, можно рассчитывать на успех.

     Поскольку не была решена вовремя задача охраны природы от отрицательного воздействия  человека, теперь все чаще встает задача защиты человека от влияния изменившейся природной среды. Оба эти понятия  интегрируются в термине «охрана  окружающей (человека) природной среды».

     Охрана  окружающей природной среды складывается из:

• правовой охраны, формулирующей научные экологические принципы в виде юридических законов, обязательных для исполнения;
• материального стимулирования природоохранной деятельности, стремящегося сделать ее экономически выгодной для предприятий;
• инженерной охраны, разрабатывающей природоохранную и ресурсосберегающую технологию и технику.

     Основными принципами охраны окружающей природной  среды должны являться:

1. приоритет обеспечения благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха населения;
2. научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов общества;
3. учет законов природы и возможностей самовосстановления и самоочищения ее ресурсов;
4. недопущение необратимых последствий для охраны природной среды и здоровья человека;
5. право населения и общественных организаций на своевременную и достоверную информацию о состоянии окружающей среды и отрицательном воздействии на нее и на здоровье людей различных производственных объектов;
6. неотвратимость ответственности за нарушение требований природоохранительного законодательства.

     Безотходная технология является наиболее активной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия выбросов промышленных предприятий. Под понятием «безотходная технология» следует понимать комплекс мероприятий в технологических процессах от обработки сырья до использования готовой продукции, в результате чего сокращается до минимума количество вредных выбросов и уменьшается воздействие отходов на окружающую среду до приемлемого уровня. В этот комплекс мероприятий входят:

     1) создание и внедрение новых  процессов получения продукции  с образованием наименьшего количества  отходов; 

     2) разработка различных типов бессточных  технологических систем и водооборотных циклов на базе способов очистки сточных вод;

     3) разработка систем переработки  отходов производства во вторичные  материальные ресурсы; 

     4) создание территориально-промышленных  комплексов, имеющих замкнутую структуру  материальных потоков сырья и  отходов внутри комплекса. 

     В настоящее время достигнуты успехи в области создания и внедрения  безотходной технологии в ряде отраслей промышленности, однако полный перевод  народного хозяйства на безотходную  технологию потребует решения большого комплекса весьма сложных технологических, конструкторских и организационных  задач, основанных на использовании  новейших научно-технических достижений. Поэтому до всестороннего внедрения  безотходной технологии важными  направлениями экологизации промышленного  производства следует считать:

     1) совершенствование технологических  процессов и разработку нового  оборудования с меньшим уровнем  выбросов примесей и отходов  в окружающую среду;

     2) замена токсичных отходов на  нетоксичные; 

     3) замена неутилизируемых отходов  на утилизируемые; 

     4) применение пассивных методов  защиты окружающей среды. 

     Пассивные методы защиты окружающей среды включают комплекс мероприятий по ограничению  выбросов промышленного производства с последующей утилизацией или  захоронением отходов. К их числу  относятся: очистка сточных вод  от примесей; очистка газовых выбросов от вредных примесей; рассеивание  вредных выбросов в атмосфере; глушение шума на путях его распространения; мероприятия по снижению уровней  инфразвука, ультразвука и вибраций на путях их распространения; экранирование  источников энергетического загрязнения  окружающей среды; захоронение токсичных  и радиоактивных отходов.

     На  современном этапе развития промышленности пассивные методы защиты окружающей среды играют существенную роль, они  постоянно совершенствуются и широко внедряются в технологические и  эксплуатационные циклы во всех отраслях народного хозяйства.

     Важная  роль в защите окружающей среды отводится  мероприятиям по рациональному размещению источников загрязнений. К ним относятся:

     1) вынесение промышленных предприятий  из крупных городов и сооружение  новых в малонаселенных районах  с непригодными и малопригодными  для сельскохозяйственного использования  землями; 

     2) оптимальное расположение промышленных  предприятий с учетом топографии  местности и розы ветров;

      3) установление санитарных охранных  зон вокруг промышленных предприятий; 

     4) рациональная планировка городской  застройки, обеспечивающая оптимальные  экологические условия для человека  и растений.

     В охране окружающей среды важную роль играют службы контроля качества окружающей среды, призванные вести систематизированные  наблюдения за состоянием атмосферы, воды и почв для получения фактических  уровней загрязнения окружающей среды. Полученная информация о загрязнениях позволяет быстро выявлять причины  повышения концентраций вредных  веществ в окружающей среде и  активно их устранять.

     Защита  окружающей среды - это комплексная  проблема, требующая усилий ученых многих специальностей. Особое значение имеет количественная оценка последствий  загрязнения окружающей среды и, в первую очередь, ущерба, причиняемого народному хозяй-

     ству  загрязнением атмосферы. Защита окружающей среды от загрязнений на современном  этапе помимо экономической задачи - повышения общественной производительности труда - включает также и социально-экономическую  задачу - улучшение условий жизни  человека, сохранение его здоровья. Понятие эффективности в этом случае включает не только технико-экономическую  эффективность, но и социально-экономическую  эффективность и экологические  последствия в масштабе народного  хозяйства данного района и страны в целом.

     Экономический эффект защиты окружающей среды от загрязнения лишь частично реализуется  предприятиями и отраслями, принимающими меры к ограничению вредных выбросов в окружающую среду. Основная доля эффекта  реализуется в других отраслях народного  хозяйства, в повышении условий  обитания, в коммунальном, сельском и лесном хозяйствах и т. д.

     Затраты на охрану окружающей среды растут во всех развитых странах мира и  достигают в ряде стран 1,5-2% национального  дохода. 
 
 
 
 
 
 
 

     71. Тепловые сети. 

     Тепловая  сеть - это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота  с помощью теплоносителей (пара или  горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.  

     Рисунок 1− Схема тепловых сетей 

     Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой  с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие  при его эксплуатации.

     Наиболее  ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных  деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим  сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью  свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

     Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения  и технологических процессов) состоит  из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования  теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.

     По  мощности системы теплоснабжения характеризуются  дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные системы  теплоснабжения - это системы, в которых  три основных звена объединены и  находятся в одном или смежных  помещениях. При этом получение теплоты  и передача ее воздуху помещений  объединены в одном устройстве и  расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в  которых от одного источника теплоты  подается теплота для многих помещений.

     По  виду источника теплоты системы  централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного  теплоснабжения источником теплоты  служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.

     По  виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы: водяные  и паровые.

     Теплоноситель – среда, которая передает теплоту  от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

     Теплоноситель получает теплоту в районной котельной (или ТЭЦ) и по наружным трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированной в нем теплоты и отводится  по специальным трубопроводам обратно  к источнику теплоты.

       В водяных системах теплоснабжения  теплоносителем служит вода, а  в паровых - пар. В Беларуси  для городов и жилых районов  используются водяные системы  теплоснабжения. Пар применяется  на промышленных площадках для  технологических целей. 

     Системы водяных теплопроводов могут  быть однотрубными и двухтрубными(в  отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная  система теплоснабжения (по одной  трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную). Различают открытую и закрытую системы  теплоснабжения. В открытой системе  осуществляется "непосредственный водоразбор", т.е. горячая вода из подающей сети разбирается потребителями  для хозяйственных, санитарно - гигиенических  нужд. При полном использовании горячей  воды может быть применена однотрубная  система. Для закрытой системы характерно почти полное возвращение сетевой  воды на ТЭЦ (или районную котельную).

     К теплоносителям систем централизованного  теплоснабжения предъявляют следующие  требования: санитарно- гигиенические (теплоноситель не должен ухудшать санитарные условия в закрытых помещениях - средняя температура поверхности  нагревательных приборов не может превышать 70-80), технико-экономические (чтобы стоимость  транспортных трубопроводов была наименьшей, масса нагревательных приборов - малой и обеспечивался минимальный расход топлива для нагрева помещений) и эксплуатационные (возможность центральной регулировки теплоотдачи систем потребления в связи с переменными температурами наружного воздуха).

     Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных  сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или  подземный) решается с учетом местных  условий и технико-экономических  обоснований.