Определение экономического ущерба и концентрации загрязняющих веществ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа по экологии

1. Эволюция биосферы, понятие “ноосфера”

Термин "биосфера" впервые был использован в 1875 г. Австрийским геологом Э. Зюссом. Под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.

Многообразие живых систем поражает воображение. За все время эволюции жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых организмов (всего около 500 млн). В настоящее время насчитывается около 1,2 млн видов животных и 0,5 млн видов растений.

Развитие наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты эволюционный процесс не проявляется.

Особое место в трудах В. И. Вернадского занимает концепция эволюции биосферы. Основная идея состоит по сути в том, что биосфера формировалась под воздействием живых организмов. Начиная же с момента возникновения жизни происходит постоянный процесс эволюции живых существ: возникают многочисленные новые виды, осуществляется смена видов на нашей планете. Естественно, изменения затрагивают и саму биосферу.

На начальных этапах развития существовали гетеротрофные анаэробные организмы, существующие в Мировом океане за счёт органических веществ, возникших в результате сложных химических процессов. Далее (по мере уменьшения запасов органических веществ) появляются автотрофные организмы, способные сами создавать органические вещества, используя энергию солнечного света. В результате их жизнедеятельности (фотосинтеза) в атмосферу стал выделяться кислород. Это стало предпосылкой появления аэробных организмов. Усложнение живого, увеличение его разнообразия приводили к изменению биосферы. Следовательно, эволюция биосферы сопряжена с эволюцией форм жизни на нашей планете.

В. И. Вернадский выделял три этапа развития биосферы:

1. Первый этап -- возникновение жизни и первичной биосферы. Ведущие факторы здесь -- геохимические и климатические изменения на Земле.

2. Второй этап -- усложнение структуры биосферы в результате появления многочисленных и разнообразных эукариотных организмов -- как одноклеточных, так и многоклеточных. Движущим фактором выступает биологическая эволюция.

3. Третий этап -- возникновение человека, человеческого общества и постепенное превращение биосферы в ноосферу.

Ноосфера новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Понятие ноосферы введено французскими учеными Э. Леруа и П. Тейяром де Шарденом (1927). Ноосфера, по Вернадскому, это такой этап развития биосферы, при котором “проявляется как мощная, все растущая геологическая сила роль человеческого разума (сознание) и направленного им человеческого труда”. Подобно тому, как в зрелом и здоровом человеческом организме все функции, касающиеся взаимоотношения организма с внешней средой, координируются головным мозгом, так и функционирование современного глобального сверхорганизма - ноосферы - должно управляться ее совокупным разумом.

Задача

Рассчитать допустимую концентрацию загрязняющих веществ в стоках предприятия при сбросе их в открытый водоем. Определить эффективность очистки по каждому загрязняющему веществу.

Исходные данные:

Категория реки - рыбохозяйственное водопользование

средний расход воды Q - 5,3 м3/с

коэффициент смешения сточной и речной воды г - 0,6

Виды и концентрация загрязняющих веществ в сточных водах до очистных сооружений содержат C(мг/л):

Взвешенные вещества - 150

мышьяк - 15,2,

Mg- 170,3

Ni- 10,4

Ксилол - 20,6

Cu- 0,3

Расход сточных вод q- 14,4 м³/ч (0,004 м³/с)

Фоновые концентрации загрязняющих веществ C, мг/л, равны:

Взвешенные вещества - 45

мышьяк - 0

Mg- 32

Ni- 0,005

Ксилол - 0

Cu- 0,0005

Решение:

1. Распределим загрязняющие вещества стоков по группам лимитирующего показателя вредности для водоёма рыбохозяйственного водопользования:

1) токсикологическая - мышьяк, Mg, Ni, Cu

2) санитарно-токсикологичская - отсутствует

3) рыбохозяйственная - взвешенные вещества

4) органолептическая - ксилол

2. Определим ПДК, мг/л каждого из этих веществ в речной воде:

мышьяк - 0,01

Mg- 40

Ni - 0,01

Ксилол - 0,05

Cu- 0,001

Взвешенные вещества - 45,75

3. Рассчитаем ориентировочную допустимую концентрацию C, мг/л, загрязняющих веществ в стоках без учета их совместного влияния в водоеме:

(ПДК - C) + ПДК, где

г- коэффициент смешения сточной и речной воды

Q - расход воды в реке, м³/с

q - расход сточных вод предприятия, м³/с

ПДК - предельно допустимая концентрация, мг/л

С- фоновая концентрация компонента, мг/л

мышьяк -(0,01 - 0) + 0,01= 7,96

Mg- (40 - 32) + 40 = 6400

Ni - (0,01- 0,005) + 0,01= 3,98

Ксилол - (0,05 - 0) + 0,05 = 39,8

Cu- (0,001 - 0,0005) + 0,001 = 0,39

Взвешенные вещества - (45,75- 45) + 45,75 = 642

4. Учитывая, что в группы веществ входят по несколько ингредиентов, рассчитываем ожидаемую концентрацию, мг/л, каждого из загрязняющих веществ в створе реки по формуле:

, где

q - расход сточных вод предприятия, м³/с

C- ориентировочная допустимая концентрация, мг/л

г- коэффициент смешения сточной и речной воды

Q - расход воды в реке, м³/с

С- фоновая концентрация компонента, мг/л

Токсикологическая группа:

Мышьяк - С=

Mg- С=

Ni- С=

Cu- С=

Органолептическая группа:

Ксилол - С =

Рыбохозяйственная группа:

Взвешенные вещества - С= 45,75

5. Проведем проверку по каждой группе веществ на соответствие нормам по формуле:

Токсикологическая группа:

Так как суммарная величина больше единицы, снижаем Скаждого компонента примерно в 4 раз:

Органолептическая группа:

Рыбохозяйственная группа:

6. Определяем допустимую концентрацию, мг/л, загрязняющих веществ в стоках после очистки с учетом совместного влияния веществ в каждой группе лимитирующего показателя вредности по формуле:

Токсикологическая группа:

Мышьяк - С=

Mg- С= -17480

Ni- С=- 1,98

Cu- С=-0,2

Органолептическая группа:

Ксилол - С = 40

Рыбохозяйственная группа:

Взвешенные вещества - С =

7. Определяем эффективность работы очистного оборудования, %, по каждому виду загрязнений по формуле:

,где

С - концентрация загрязняющего вещества в сточной воде до очистных сооружений, мг/л

мышьяк - Э=

Задача

Рассчитать предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия в Краснодарском крае, при условии, что биоочистные системы (поля орошения) работают при температуре окружающей среды > + 10⁰С.

Исходные данные:

V- 220 м3/сутки

ущерб загрязняющий очистной концентрация

Вид загрязнителя стоков	Концентрация, мг/л	ПДК, мг/л
	до очистки	после очистки
Нефтепродукты	22	0,1	0,05
Фенолы	2	0,003	0,001
Хлориды (Cl-)	420	320	300
Взвешенные вещества	150	30	25
Магний (Mg2+)	82	45	40

Решение:

1. Рассчитаем фактическую массу каждого загрязнителя, мг/л по формуле:

, где

- фактическая масса

- концентрация до очистки

- концентрация после очистки

Нефтепродукты - = 22 - 0,1 = 21,9

Фенол- = 2 - 0,003 = 1,99

Хлориды - = 420 - 320 = 100

Взвешенные вещества - = 150 - 30 = 120

Магний - = 82 - 45 = 37

2. Определим степень токсичности каждого загрязнителя в стоках по формуле:

= 1/ ПДК

Нефтепродукты - = 1/ 0,05 = 20

Фенол- = 1/ 0,001 = 1000

Хлориды - = 1/ 300 = 0,003

Взвешенные вещества - = 1/ 25 = 0,04

Магний - = 1/ 40 = 0,02

3. Определим приведенную массу годового сброса загрязнителей, г/м³:

= 21,9*20 +1,99*1000+100*0,003+120*0,04 + 37*0,02 = 2433,84

4. Рассчитаем предотвращенный экономический ущерб Эпо формуле:

Э= , где

Э - предотвращенный экономический ущерб, руб./год

- константа = 1440 руб./усл.т

- константа региона = 2,73

- объем очистных сточных вод, м3/год = 220 м3/сут.* 365 дней = 80300 м3/год

- масса годового сброса загрязнителей, г/м3 = 2433,84

Э= 1440*2,73*80300*2433,84 ·10 = 768303,31 руб./год

Вывод: Предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия в Краснодарском крае составил 768303,31 руб./год

Задача

Рассчитать предельно допустимый выброс загрязняющих компонентов от нагретого источника, определить их фактический выброс, необходимость установки улавливающего оборудования, плату за выброс.

Исходные данные:

Маневровые тепловозы ремонтного завода (4 шт.) работают одновременно.

Работают на дизельном топливе, расход топлива - 150 т/год на один тепловоз.

Время работы в год - 3500 ч/год

Температура выхода газовоздушной смеси 340С, наружная среднесуточная температура воздуха 0С, высота трубы тепловоза 3 м, диаметр устья - 0,15м.

максимальная концентрация бензпирена на выходе из трубы составляет 0,5*10 мг/м³, а фоновая концентрация в воздухе - 0 мг/м³

максимальная концентрация циклогексана на выходе из трубы составляет 16 мг/м³, а фоновая концентрация в воздухе - 1,2 мг/м³

Решение:

1. Рассчитаем ПДВ по формуле:

ПДВ =

ПДК_МР = максимально предельно допустимая концентрация, мг/м3

С - фоновая концентрация, мг/м3

H - высота выброса над уровнем земли, м.

- разность между температурой газовоздушной смеси и окружающей среды

А - коэффициент рассеивания для Дальнего Востока = 200

F - коэффициент оседания = 1

m, n - коэффициенты

V - объем газовоздушной смеси, м3/с

2. Объем газовоздушной смеси продуктов сгорания V, м³/с, рассчитаем по формуле:

, где

Q - расход топлива, т/год

V - расход воздуха, необходимого для сгорания дизельного топлива 10,8 м3/кг

- время работы в год, с/год

V= = 0,13 м3/с

3. Скорость выхода газовоздушной смеси W₀, м/с, рассчитаем по формуле:

= =7,4 м/с

- 340 С

4. Коэффициенты m, f рассчитываем по формуле:

= = 0,7

= 10= 2,68

5. Коэффициент n определяем, исходя из величины V_m, которая рассчитывается по формуле:

при 0,3 < V_m < 2:

n = 3 - = 3-=2,17

6. Рассчитаем ПДВ для каждого загрязнителя:

Бензпирен - ПДВ = г/с

Циклогексан - ПДВ = г/с

7. Рассчитаем фактический выброс m для каждого загрязнителя по формуле:

, где

- максимальная концентрация загрязнителя на выходе из источника, мг/м3

V - объем газовоздушной смеси продуктов сгорания, м³/с

X - число однотипных источников

Бензпирен - m = 0,26 г/с

Циклогексан - m = 0,01 г/с

Так как фактический выброс загрязнителей меньше предельно допустимого, устанавливать улавливающее оборудование ненужно.

8. Плату за годовой выброс в пределах ПДВ р./год, рассчитаем по формуле:

П = , где

- ставка платы

- фактический выброс загрязнителя, г/с

- время работы источника в течении года, с

Ставка платы рассчитываем по формуле: = K, где

- базовый норматив платы за выброс 1 т загрязнителя в ПДВ, руб.

K - коэффициент экологической ситуации, для Д.Востока = 1,0

Бензпирен = 1320000 * 1 = 1320000

Циклогексан = 0,8 * 1= 0,8

Бензпирен- П = =

Циклогексан - П = =

П = 0,10 + 4324329 = 4324329,10

Вывод: Так как фактический выброс загрязнителей меньше предельно допустимого, устанавливать улавливающее оборудование ненужно. Плата за годовой выброс = 4324329,10 руб./год

Контрольное задание

Рассчитать:

1) максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества при выбросе из одиночного горячего источника

2) Х - расстояние от источника выброса, м, где при неблагоприятных метеорологических условиях достигается С_М этого вещества

3) U_В - опасную скорость ветра, при которой достигается С_М на уровне 10 м от земли

4) С_{i В-В} - значения приземных концентраций рассматриваемого вещества на различных расстояниях от источника выброса

5) определить размер СЗЗ предприятия, допуская, что источник выброса единственный

Исходные данные

Вид вещества	Основные показатели, необходимые для расчета	Территория расположения объекта	Среднегодовое направление ветра	Расстояние от источника, м,для расчета Сi вещества
Бензпирен	mфакт. I = 0,26 г/с H = 3 м V = 0,13 м3/с = 340 С F = 1 m = 0,7 n = 2,17	Московская	ЮЗ	10, 50, 100, 200, 300

Решение:

1. Рассчитаем максимальное значение приземной концентрации бензпирена С_м, мг/м³, по формуле:

, где

А - коэффициент, зависящий от температуры стратификации атмосферы в Московской области = 140

2. Х_М - расстояние от источника выброса, м, где достигается С_{м бензпирена} найдем по формуле:

,где

d - безразмерный коэффициент, найдем по формуле, так как :

3. Опасную скорость ветра U_В, на уровне 10 м от земли, при которой значение приземной концентрации вредных веществ достигает максимального значения находим по формуле:

при

м/с.

4. Значение приземной концентрации бензпирена С_i, мг/м³, по оси факела выброса на расстоянии 10, 50, 100, 200, 300 при U_В = 0,5 м/с найдем по формуле:

,где

S - безразмерный коэффициент, который определяем исходя из зависимости отношения Х_i /Х_М:

10 м - Х_i /Х_М = 0,98

50 м - Х_i /Х_М = 4,85

100 м - Х_i /Х_М = 9,72

200 м - Х_i /Х_М = 19,43

300 м - Х_i /Х_М = 29,15

S(10м) = 0,125(10 - 3) + 0,25(3-2) = 1,1

S(50м) =

S(100м) =

S(200м) =

S(300м) =

С_{i (10 м)} = 1,1 · 1,74 = 1,9 мг/м³

С_{i (50 м)} = 0,28 · 1,74 = 0,48 мг/м³

С_{i (100 м)} =0,01 · 1,74 = 0,10 мг/м³

С_{i (200 м)} =0,009 · 1,74 = 0,015 мг/м³

С_{i (300 м)} = 0,007 · 1,74 = 0,012 мг/м³

5. Для определения границ СЗЗ находим, ПДК_{М.Р.бензпирена} = 0,000001 мг/м³. Из расчетов видно, что даже на расстоянии 300 м от источника С_i бензпирена = 0,024 мг/м³< ПДК_М.Р.. Следовательно, L₀ = 300 м. С учетом среднегодовой розы ветров находим L, м:

L = 300 · 12,5/12,5 = 300 м.

Вывод: минимальное расстояние от источника выброса до жилой застройки должно составлять не менее 300 м, следовательно, данное предприятие по величине СЗЗ относится ко III классу.

Контрольное задание

Задание: оценить экологический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами конкретного источника, сравнить его величину с фактической платой за выброс, которую осуществляет предприятие.

Исходные данные

Источник загрязнения	Загрязнители	Показатели	Скорость осаждения вещества в атмосфере, см/с	Площадь зоны загрязнения, км2	К, %
Локомотиво-ремонтный завод(4 маневр. тепловоза)	Бензпирен Циклогексан	Н = 3 м ?Т = 340 є С ?П = 4324329,1 0,5 м/с	< 1	15	Территория предприятия - 70 % Населенный пункт - 30 %

Решение:

1. Экологическую оценку ущерба У, причиняемого предприятием выбросами в атмосферу, определим по формуле:

У=гfM, где

г - удельный экологический ущерб от выброса 1 т условных вредных веществ в атмосферу = 192 руб/ усл.т

- расчетный показатель, характеризующий относительную опасность загрязнения воздуха

f - коэффициент, учитывающий характер рассеивания примеси в атмосфере

M - приведенная масса годового выбраса загрязнения из источника, усл.т/год

2. Расчетный показатель, характеризующий относительную опасность загрязнения воздуха находим по формуле:

= , где

S - площадь зоны загрязнения, км2

S - площадь загрязнения территории, соответственно населенных пунктов, предприятий и т.д, где -доля загрязнений от общей зоны, %

- показатель относительной опасности в зависимости от территории

=

3. Коэффициент f, учитывающий характер рассеивания вредных примесей в атмосфере, определяем по формуле:

, где

- поправка на тепловой объем факела выброса, определяем по формуле:

4. Значение приведенной массы М, усл.т/год годового выбраса загрязнения в атмосферу определяем по формуле:

,где

= 1/ПДК, показатель относительной опасности

Бензпирен - = 1/10= 10

Циклогексан =1/1,4 = 0,7

= 10*3,27 + 0,7 * 0,13 = 3,36*10 усл.т./год

У= 192*5,2*2,26*3,36*10= 7581*10

Вывод: если сравнивать У= 7581*10с величиной платы за выброс ?П = 4324329,1 то очевидно, что экологический ущерб, причиняемый окружающей среде, несравнимо выше, чем плата предприятия за вредные выбросы в атмосферу.

Контрольное задание

Задание: оценить экологический ущерб У_В поверхностным водам от деятельности предприятия при условии, что сброс сточных вод после очистных сооружений осуществляется в открытый водоем.

Исходные данные

Категория водоема	Расход сточных вод q, м3/с	Вид загрязняющих веществ и их концентрация в стоках после очистных сооружений, мг/л	Территория расположения предприятия
Рыбохозяйс твенный	0,08	Взвешенные вещества= 54,78 > С Нефтепродукты С.= 5,32 > С Фенолы С= 0,007 = С	Бассейн реки Амура

Решение:

1. Рассчитаем фактическую массу m_факт,i каждого из веществ, сбрасываемых в водоем, т/год, по формуле:

m_факт,i = ,где

- концентрация вещества в сточных водах предприятия, мг/л

q - расход сточных вод, м3/с

n - работа очистных сооружений, сут/год = 320 суток

Взвешенные вещества - m_факт =

Нефтепродукты - m_факт =

Фенолы - m_факт =

2. По таблице определяем:

Взвешенные вещества ПДК = 55,5 мг/л

Нефтепродукты ПДК_. = 0,05 мг/л

Фенолы ПДК = 0,001 мг/л

3. Рассчитаем М_i (приведенная масса годового сброса каждого из загрязняющих веществ), усл.т/год по формуле:

М, где

- коэффициент приведения вредного вещества, учитывающий его относительную плотность:

=

Взвешенные вещества =

Нефтепродукты =

Фенолы =

Взвешенные вещества М_i = 0,018*121,16 = 2,18

Нефтепродукты М_i = 20 * 11,76 = 235,2

Фенолы М_i = 1000 * 0,015 = 15

4. По таблице определим (удельный ущерб) от сброса каждого вещества:

Взвешенные вещества=1180 р./усл. т (сверхнормативные сбросы)

Нефтепродукты=17740 р./усл. т (сверхнормативные сбросы)

Фенолы= 177400 р./усл. т (в пределах ПДС)

5. По таблице определяем К^В коэффициент экологической ситуации в бассейне реки Амур.

К^В = 1,0 - 1,53 (примем 1,26)

6. Рассчитаем У_В (экологический ущерб от загрязнения поверхностных вод) по формуле:

У_В = К^В М_i

У_В = 1,26(1180*2,18 + 17740*235,2 + 177400*15) = 6836020,4 р./год.

Вывод: экологический ущерб поверхностным водам при промышленной деятельности локомотивного депо составляет ? 6836 тыс.р. в год.

Размещено на Allbest.ru