Мониторинг окружающей среды. 3

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

Волгоградский государственный технический университет

 

Химико-технологический факультет

 

Кафедра «ПЭБЖ»

 

 

 

 

 

 

Семестровая работа по дисциплине экология

Вариант 11

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

                     

 

 

 

 

 

                                                                 Выполнил:  

Проверил

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2013 г.

 

Содержание

 

1.Определение мониторинга окружающей среды. Характеристика системы мониторинга нашей страны……………………………………………………..3

2.Методы  расчёта приземных концентраций  от низких и наземных источников  и формулы расчёта…………………………………………………6

3.Карта-схема  промышленного предприятия с  пояснениями………………..9

4.Разбавление  сточных вод в проточных водоёмах. Схема образования сточных вод  в производстве……………………………………………………10

Список использованных источников…………………………………………22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Определение  мониторинга окружающей среды. Характеристика  системы мониторинга нашей страны.

     Мониторинг окружающей среды.Состояние окружающей среды, соответственно и среды обитания, непрерывно изменяется. Эти изменения различны по характеру, направленности, величине, неравномерно распределены в пространстве и во времени. Естественные, природные, изменения состояния среды имеют весьма важную особенность — они, как правило, происходят около некоторого среднего относительно постоянного уровня.      Их средние значения могут существенно изменяться лишь в течение длительных интервалов времени.

      Совсем другой особенностью обладают  техногенные изменения состояния  среды обитания, которые стали  особенно значительными в последние  десятилетия. Техногенные изменения  в отдельных случаях приводят  к резкому, быстрому изменению  среднего состояния природной  среды в регионе.

      Для изучения и оценки негативных  последствий техногенного воздействия  возникла необходимость организации  специальной системы контроля (наблюдения) и анализа состояния окружающей  среды, в первую очередь из-за  загрязнений и эффектов, вызванных  ими в среде. Такую систему  называют системой мониторинга  состояния окружающей среды, которая  является частью универсальной  системы контроля состояния окружающей  среды.

      Мониторинг представляет собой  комплекс мероприятий по определению  состояния окружающей среды и  отслеживанию изменений в ее  состоянии.

      Основными задачами мониторинга  являются:

    • систематические наблюдения  за состоянием среды и источниками, воздействующими на окружающую  среду;

    • оценка фактического состояния  природной среды;

    • прогноз состояния окружающей  среды и оценка прогнозируемого  состояния последней.

      С учетом обозначенных задач  мониторинг — это система наблюдений, оценки и прогноза состояния  среды обитания.

      Мониторинг является многоцелевой  информационной системой.

      Контроль состояния среды включает  наблюдение за источниками и  факторами техногенного воздействия (в том числе источниками загрязнений, излучений и т. п.) — химическими, физическими, биологическими — и  за последствиями, вызываемыми этими  воздействиями на окружающую  среду.

      Наблюдение осуществляют по физическим, химическим и биологическим показателям. Особенно эффективными представляются  интегральные показатели, характеризующие  состояние окружающей среды. При  этом подразумевается получение  данных о первоначальном (или  фоновом) состоянии среды.

      Наряду с наблюдением одной  из основных задач мониторинга  является оценка тенденций изменений  состояния окружающей среды. Подобная  оценка должна дать ответ на  вопрос о неблагополучии положения, указать, чем именно обусловлено  такое состояние, помочь определить  действия, направленные на восстановление  или нормализацию положения, или, наоборот, указать на особо благоприятные  ситуации, позволяющие эффективно  использовать имеющиеся экологические  резервы природы в интересах  человека.

      В настоящее время различают  следующие системы мониторинга.

      Экологический мониторинг — универсальная  система, целью которой являются  оценка и прогноз за реакцией  основных составляющих биосферы. Он включает геофизический и  биологический мониторинги. К геофизическому  мониторингу относится определение  состояния крупных систем —  погоды, климата. Основной задачей  биологического мониторинга является  определение реакции биосферы  на техногенное воздействие.

      Мониторинг в различных средах (различных сред) — включающий  мониторинг приземного слоя атмосферы  и верхней атмосферы; мониторинг  гидросферы, т. е. поверхностных вод  суши (рек, озер, водохранилищ), вод океанов и морей, подземных вод; мониторинг литосферы (в первую очередь почвы).[3].

      Мониторинг факторов воздействия  — это мониторинг различных  загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и других факторов воздействия, к которым можно отнести электромагнитное  излучение, тепло, шумы.

      Мониторинг сред обитания человека  — включающий Мониторинг природной  среды, городской, промышленной и  бытовой сред обитания человека.

      Мониторинг по масштабам воздействия  — пространственным, временным, на  различных биологических уровнях.

      Фоновый мониторинг — базовый  вид мониторинга, умеющий целью  знание фонового состояния биосферы (как в настоящее время, так  и в период до заметного  влияния человека). Данные фонового  мониторинга необходимы для ана-Аиза  результатов всех видов мониторинга.

      Территориальный мониторинг —  включающий системы мониторинга  техногенных загрязнений, в основу  классификации которых положен  территориальный принцип, так как  данные системы являются важнейшей  составной частью мониторинга  окружающей среды.

      Различают следующие системы (подсистемы) территориального мониторинга:

    • глобальный — проводимый  на всем земном шаре или  в пределах одного-двух материков,

    • государственный — проводимый  на территории одного государства,

    • региональный — проводимый  на большом участке территории  одного государства или сопредельных  участках нескольких государств, например внутреннем море и  его побережье;

    • локальный — проводимый  на сравнительно небольшой территории  города, водного объекта, района  крупного предприятия и т. п.,

    • "точечный" — мониторинг  источников загрязнения, являющийся  по сути импактным, максимально  приближенным к источнику поступления  загрязняющих веществ в окружающую  среду,

    • фоновый — данные которого  необходимы для анализа результатов  всех видов мониторинга.[1].

2.Методы расчёта приземных концентраций от низких и наземных источников и формулы расчёта.

 В зависимости от высоты устья источника выброса вредного вещества над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из следующих четырех классов: а) высокие источники, 50 м; б) источники средней высоты, =10...50 м; в) низкие источники, =2...10 м; г) наземные источники, 2 м.

Для источников всех указанных классов в расчетных формулах длина (высота) выражена в метрах, время - в секундах, масса вредных веществ - в граммах, их концентрация в атмосферном воздухе - в миллиграммах на кубический метр, концентрация на выходе из источника - в граммах на кубический метр.[2,3].

При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких ( ) веществ, обладающих в соответствии с перечнем, утвержденным Минздравом СССР, суммацией вредного действия, для каждой группы указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитываетcя безразмерная суммарная концентрация или значения концентраций вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, приводятся условно к значению концентрации одного из них.

Безразмерная концентрация определяется по формуле

 

                                       (1.1)

 

где (мг/м ) - расчетные концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности; (мг/м ) - соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

Приведенная концентрация рассчитывается по формуле

 

                                      (1.2)

 

где - концетрация вещества, к которому осуществляется приведение; - его ПДК; и - концентрации и ПДК других веществ, входящих в рассматриваемую группу суммации.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества (мг/м ) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии (м) от источника и определяется по формуле

 

                                                               (2.1)

 

где - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; и - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; (м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается =2 м); - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (см. раздел 4), в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, =1; (°C) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха ; (м /c) - расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле

                                                                   (2.2)

где (м) - диаметр устья источника выброса; (м/с) - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Значения мощности выброса (г/с) и расхода газовоздушной смеси (м /с) при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами. В расчете принимаются сочетания и , реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное значение .

Значения коэффициентов и определяются в зависимости от параметров , , и :

 

                                                                 (2.3)

    

                                                               (2.4)

    

                                                                       (2.5)    

                                                                    (2.6)

 

Коэффициент определяется в зависимости от по рис.2.1 или по формулам:

 

 при  100;                   (2.7а)

    

 при  100.                                                             (2.7б)

3. Карта-схема  промышленного предприятия с  пояснениями.

Условные обозначения:    

1, 2, 3 - номера  источников выбросов; 
    - неконтролируемые источники; 
    - контролируемые источники; 
    - источники, задействованные в периоды НМУ; 
       - - - санитарно-защитная зона; 
        - точки контроля качества атмосферного воздуха; 
       ______ - граница территории предприятия. [5].

4.Разбавление сточных вод в проточных водоёмах. Схема образования сточных вод в производстве .

Очищенные на станциях аэрации сточные воды из-за неполноты очистки требуют разбавления чистой водой, причём кратность разбавления определяется в основном остаточным содержанием веществ, не полностью разрушенных в процессе очистки. По мере роста водопотребления положение с разбавлением очищенных сточных вод будет очень напряжённым. В городах и районах с дефицитными водными источниками придётся применять более совершенные методы очистки сточных вод, или подавать воду для разбавления из другой речной системы.

В таких условиях большое значение приобретает внедрение на предприятиях оборотного водоснабжения, повторное использование очищенных сточных вод и рационализация технологии производства в направлении снижения водопотребления, количества и концентрации сточных вод.

Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами установлены нормы качества воды по основным санитарным показателям для водоёмов двух видов водопользования:

к первому виду относятся участки водоёмов, используемые в качестве источников централизованного или нецентрализованного питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;

ко второму виду относятся участки водоёмов, используемые для спорта, купания и отдыха населения, а также водоёмы в черте населённых пунктов.

Ближайшие к месту выпуска сточных вод пункты водопользования на водоёмах первого и второго вида устанавливаются органами Государственного надзора с учётом перспектив использования водоёма. Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам воды в створе, расположенном на проточных водоёмах в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоёмах – озёрах и водохранилищах – в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.[1,4].

При спуске сточных вод в черте города (или любого населённого пункта) первым пунктом водопользования является этот город или населённый пункт. В этих случаях требования к составу и свойствам воды водоёма нужно относить и к сточным водам, так как нельзя рассчитывать практически на разбавление и самоочищение.

К основным нормативам качества воды относятся следующие:

• Взвешенные вещества.

Содержание взвешенных веществ в воде после спуска сточных вод не должно увеличиваться больше, чем на 0,25 мг/л для водоёма первого вида и на 0,75 мг/л для водоёма второго вида. Для водоёмов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных взвесей, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в воде до 5%.

• Плавающие примеси.

На поверхности водоема не должно быть плавающих плёнок, пятен минеральных масел и скопления других примесей.

• Запахи и привкусы.

Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемых в водоёмах первого вида непосредственно или при хлорировании и в водоёмах второго вида непосредственно

• Окраска.

Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 и 10 см для водоёмов первого и второго видов.

• Температура.

Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3оС.

• Активная реакция.

(рН) воды водоёма после смешения  со сточными водами не должна  выходить за пределы 6,5-8,5.

• Минеральный состав.

Для водоёмов первого вида не должен превышать по плотному остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов – 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л; для водоёмов второго вида минеральный состав нормируется по показателю «Привкусы».

• Растворённый кислород.

В воде водоёма после смещения со сточными водами количество растворённого кислорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, взятой до 12 часов дня.

• Биохимическая потребность в кислороде.

Полная потребность воды в кислороде при 20оС не должна превышать           3 и 6 мг/л для водоёмов первого и второго видов.

Возбудители заболеваний не должны содержаться в воде. Методы предварительной очистки и обеззараживания сточных вод согласовываются в каждом отдельном случае с органами Государственного санитарного надзора.

• Ядовитые примеси.

Не должны находиться в концентрациях, которые могут оказать прямое или косвенное вредное действие на здоровье людей.

Нормативные качества воды для водоёмов рыбохозяйственного значения устанавливают применительно к двум видам их использования:

• Водоёмы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных сортов рыбы;
• Водоёмы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей.

Вид водоёма определяется органами Рыбоохраны с учётом перспективного развития рыбного хозяйства. Нормативы состава и свойства воды в зависимости от местных условий могут относиться или к району выпуска сточных вод при осуществлении их быстрого смещения с водой водоёма, или к районам ниже спуска сточных вод с учётом возможной степени их смещения и разбавления в водоёме от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственного участка водоёма. На участках массового нереста и нагула рыб спуск сточных вод не разрешается.

При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоёмы к составу и свойствам воды предъявляются более высокие требования по сравнению с изложенными выше.

Растворённый кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго видов; в летний период во всех водоёмах – не ниже 6 мг/л в пробе, взятой до 12 часов дня.

Биохимическая потребность в кислороде. Величина БПК5 при  20оС не должна превышать 2 мг/л в водоёмах обоих видов. Если содержание кислорода в зимний период ниже на 40% нормального насыщения, то допускается сброс только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды водоёма.

Если в зимний период содержание растворённого кислорода в воде водоёма первого вида снижается до 6 мг/л, а в водоёме второго вида – до 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды.

Ядовитые вещества. Не должны содержаться в концентрациях, прямо или косвенно влияющих на рыб и организмы, служащие кормом для рыб.

Величина предельно допустимых концентраций каждого вещества,                    входящего в комплекс с одинаково лимитирующими показателями вредности, должна быть уменьшена во столько раз,  сколько вредных веществ предполагается  спустить в водоём.

Выполнение требований Правил охраны водоёмов возможно только в том случае, если со сточными водами поступает строго определённое количество загрязнений, соответствующее самоочищающей способности водоёма.[2,5].

Необходимое уменьшение в сточных водах загрязнений для приведения их количества в соответствие с требованиями к составу и свойствам воды в расчётном пункте водопользования можно производить любым проверенным на практике методом очистки и обезвреживания сточных вод.

Улучшение качества воды и восстановление ее чистоты происходит под влиянием разбавления (перемешивания загрязнённой струи со всей массой воды) и минерализации органических веществ с отмиранием внесённых в реку чуждых ей бактерий – собственно самоочищения.

Учёт процессов естественного самоочищения водоёмов от поступивших в них загрязнений возможен, если этот процесс ярко выражен и закономерности его развития во времени достаточно изучены.

Для производственных сточных вод, содержащих разнообразные специфические загрязнения, зачастую с неустановленным режимом распада, основным способом очистки остаётся разбавление, протекающее наиболее быстро и полно в проточных водоёмах. Превращение рек в каскады водохранилищ с изменённым гидрологическим режимом делает необходимым применение более эффективных способов очистки сточных вод для уменьшения количества загрязнений, вносимых в водоёмы.

Разбавление сточных вод, внесённых в проточный водоём, происходит по мере их перемещения вниз по течению и смешения с возрастающим потоком. Концентрация загрязнений при этом снижается обратно пропорционально кратности разбавления, величина которой в общем виде определена формулой:       

Где q – расход сточных вод в м2/с;

Q – расход воды в реке в створе выпуска сточных вод при 95%-ной  

обеспеченности в м2/сек

 

Концентрация загрязнений по поперечному сечению загрязнённой зоны потока неодинакова. В ней имеется струя с максимальной концентрацией загрязнения Смакс и струя с минимальной концентрацией Смин. На некотором расстоянии (L) от места выпуска воды смешиваются с общим расходом реки (Qcм=QL). Неодинаковая концентрация загрязнений выше створа полного смещения обусловлена тем, что отдельные струи смешиваются с неодинаковым количеством чистой воды. Поэтому расчёты проводятся для наиболее неблагоприятного случая, т.е. на минимальную часть расхода реки Qсм, которая обуславливает разбавление сточных вод в максимально загрязнённой части потока. Эту часть расхода реки, которая характеризуется коэффициентом смещения a , определяют по формуле:

 

                                          ,

 

где L – расстояние от места выпуска сточных вод до расчётного створа

по  фарватеру реки в м.

Коэффициент , учитывающий гидравлические факторы смещения, определяют по формуле:

 

                                           ,

где - коэффициент извилистости русла реки (отношение длины

между двумя пунктами по фарватеру к длине по прямой);

-коэффициент, зависящий от места  выпуска сточных вод; принимается  для берегового выпуска равным 1, а для выпуска в фарватер  – 1,5;

Е - коэффициент турбулентной диффузии.

Для равнинных рек определяется по формуле:

                                    ,

где - средняя скорость течения реки в м/сек;

Нср - средняя глубина реки в м.

 

С учётом коэффициента смещения кратность разбавления n в расчётных створах теперь необходимо определять по формуле:

 

                               .

Разбавление сточных вод в водохранилищах и озёрах обусловлено перемещением водных масс в основном под действием ветровых течений. При установившемся движении в результате длительного действия ветра одного направления создаётся своеобразное распределение течений. В поверхностном слое, составляющем около 0,4 общей глубины водохранилища Н, течение имеет одинаковое направление с ветром и скорость, изменяющуюся от на поверхности до нуля на глубине 0,4 Н. Ниже размещается слой компенсационного течения противоположного направления.

Так как верхние слои воды по мере продвижения встречаются с новыми слоями, движущимися в обратном направлении, при расчётах нужно учитывать и последующие движения потока. Полное разбавление сточных вод является результатом совместного влияния начального разбавления, происходящего в пункте выпуска сточных вод, и основного, продолжающегося по мере продвижения сточных вод от места выпуска.

Схема классификации производственных сточных вод

 

Сточные воды – отработанные воды, дальнейшее использование которых невозможно по техническим условиям, либо нецелесообразно по технико-экономическим показателям.

При оборотном водообеспечении промышленных предприятий часть сточных вод повторно используется в производстве после их очистки и охлаждения (при необходимости).

Производственные сточные воды в течение смены могут поступать равномерно и неравномерно. Возможны залповые поступления высококонцентрированных токсичных сточных вод. Режим спуска производственных сточных вод определяется регламентом технологического процесса (цехов и предприятия в целом). В течение суток могут также изменяться отдельные показатели свойств сточных вод.

Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, разделяются на три вида: производственные, бытовые, атмосферные.

Производственные сточные воды – это воды, использованные в технологическом процессе. Они включают две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые). Загрязненные сточные воды могут содержать примеси: а) минеральные, б) органические, в) бактериальные, г) биологические.

Бытовые сточные воды – это воды от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, душевых установок и т.п.

Атмосферные сточные воды – дождевые и талые воды, а также воды, образующиеся при поливе улиц. Атмосферные осадки содержат до 100 мг/л примесей.

Состав сточных вод зависит от характера использования чистой воды в промышленности, условий сбора всех видов вод на территории предприятия или более крупной промышленной зоны. [2,4].

Производственные сточные воды делятся на загрязненные и незагрязненные (условно чистые).

Загрязненные производственные сточные воды по характеру содержащихся в них примесей подразделяются на группы:

− загрязненные преимущественно минеральными примесями;

− загрязненные преимущественно органическими примесями;

− загрязненные минеральными и органическими примесями.

В зависимости от концентрации загрязняющих веществ производственные сточные воды делятся на четыре группы:

− менее 500 мг/л;

− от 500 до 5000 мг/л;

− от 5000 до 30000 мг/л;

− свыше 30000 мг/л,

а по степени агрессивности – на три группы в зависимости от значения рН:

− неагрессивные (6,5 ≤ рH ≤ 8);

− слабоагрессивные (6 ≤ рH < 6,5 и 8 < рH ≤ 9);

− сильноагрессивные (рH < 6 и рH > 9).

Воду в системах производственного водообеспечения в зависимости от назначения разделяют на четыре категории:

I категория – вода для охлаждения жидких и конденсации газообразных продуктов в теплообменных аппаратах, в которых она не контактирует с продуктом, лишь нагревается и практически не загрязняется;

II категория – вода служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые и растворимые примеси; вода не нагревается, но загрязняется взвешенными и растворенными веществами;

III категория – вода используется так же, как вода II категории, но при этом нагревается (очистка газов в скрубберах, гашение кокса и т.д.);

IV категория – вода служит в качестве экстрагента или растворителя химических веществ, например при поглощении оксидов азота в производстве азотной кислоты.