Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ТЕХНОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РИСК
учебно-методическое пособие
Калининград
Издательство Российского государственного университета
имени Иммануила Канта
2007
УДК 502.1.(076)
Составитель: Н.В.Чибисова
Техногенные системы и экологический риск: учебно-методическое пособие/ сост. Н.В.Чибисова. – Калининград; Изд-во Российск.гос.ун-та им. И. Канта. 2007. - с.
Методическое учебное пособие содержит рабочую программу дисциплины, вопросы к практическим занятиям и экзамену, а также методики и примеры расчетов экологического риска и контрольные задания.
Для студентов, обучающихся по специальности «Химия», а также слушателей старших курсов и магистрантов университетов, изучающих курсы по экологии и обеспечению безопасности техногенных систем.
ПРОГРАММА КУРСА
Цель и задачи курса, его структура.
Безопасность или защита человека и окружающей среды, обеспечение устойчивого развития цивилизации - важнейшая проблема современности; ее многоплановость. Проблема количественной оценки разнородных опасностей.
Значение курса "Техногенные системы и экологический риск" в университетском образовании для формирования экологического мировоззрения химиков-исследователей.
Основная и дополнительная литература; другие источники информации.
Атмосфера, гидросфера, литосфера - основные компоненты природной среды. Законы и принципы функционирования биосферы.
Защитные механизмы природной среды и факторы, обеспечивающие ее устойчивость. Динамическое равновесие в природной среде. Гидрологический цикл, круговорот энергии и вещества, фотосинтез.
Условия и факторы, обеспечивающие безопасную жизнедеятельность человека в природной среде. Естественные "питательные" циклы, механизмы само регуляции, самоочищение биосферы. Опасные природные явления; параметры опасных природных явлений и оценка риска чрезвычайных ситуаций.
Климат. Современные климатические модели - основа оценки и прогноза глобальных изменений состояния окружающей среды.
Социальная компонента понятия окружающей среды.
АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Развитие производительных сил и рост народонаселения - важнейшие антропогенные факторы. Взаимосвязь численности народонаселения и потребления ресурсов и энергии. Техногенные системы: определение, классификация
Воздействие техногенных систем на человека и окружающую среду. Масштаб современных и прогнозируемых техногенных воздействий на окружающую среду в концепции устойчивого развития. Основные загрязнители почвы, воздуха, воды; их источники: промышленные предприятия, электростанции, транспорт, сельское хозяйство.
Глобальные экологические проблемы: климатические изменения, разрушение озонового слоя, загрязнение природных вод органическими веществами и др.
Диагностика и эффективный химико-аналитический контроль объектов окружающей среды.
Экотоксиканты. Методы оценки воздействия. Аддитивное воздействие. Синергизм и антагонизм. Научные основы определения предельно-допустимых концентраций. Пороговая и бес пороговая концепции. Экологические последствия загрязнения окружающей среды и проблемы экотоксикологии. Экологический подход к оценке состояния и регулированию качества окружающей среды. Экологическое нормирование. Предельно-допустимая экологическая нагрузка. Зоны экологического риска. Санитарно-гигиеническое нормирование.
Показатели качества окружающей среды. Оценка воздействия на окружающую среду. Токсикология - основа разработки принципов и критериев оценки биологического действия химических загрязнений внешней среды как база создания системы ПДК и методов стандартизации сырья и продуктов. Пути превращения загрязнителей в окружающей среде. Глобальная система мониторинга. Принятие решений на основе метода комплексного анализа различных сред.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ
Взаимосвязь проблем экологии и безопасности химических производств. Технологические методы уменьшения объема сточных вод. Схемы организации оборотного водоснабжения. Методы очистки сточных вод от возбудителей болезней, органических и неорганических веществ, питательных веществ и термальных загрязнений. Переработка жидкофазных отходов, использование ценных компонентов. Комплексная система очистки сточных вод. Озонирование.
Методы очистки атмосферы от газообразных и аэрозольных загрязнителей: абсорбция, адсорбция, конденсация, каталитическая нейтрализация, дожигание. Улавливание аэрозолей в скрубберах, фильтрах, электрофильтрах. Очистка от пыли,
Источники твердых отходов; их свойства; городской мусор, ил сточных вод, отходы сельскохозяйственного производства, целлюлоза и бумага, отходы химической промышленности, зола, шлак. Переработка отходов; захоронение. Физико-химические методы очистки. Химическая и биохимическая обработка отходов. Современные биотехнологические методы обезвреживания отходов. Многоступенчатые комплексные системы. Термические способы обезвреживания. Методы разделения при утилизации отходов. Типовые схемы очистки производственных отходов. Оборудование. Средства контроля на примере химико-технологических производств. Использование твердых отходов промышленности.
Классификация радиоактивных отходов. Проблемы локализации, консервации, захоронения. Переработка и использование.
Проблемы охраны окружающей среды в процессе сельско -хозяйственного производства. Нарушение биологического равновесия в результате применения удобрений и ядохимикатов. Диагностика, методы предотвращения и ликвидации вредных последствий их использования.
В КОНЦЕПЦИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
Характер и масштабы стационарных и аварийных химических выбросов. Динамика и прогнозы.
Крупномасштабные стационарные выбросы и специфика их воздействия на человека и окружающую среду.
Ресурсе- и энергосбережение и комплексное использование сырья - стратегия решения экологических проблем. Требования к ресурсосберегающей технологии: бессточные технологические системы, использование отходов как вторичных материальных ресурсов, комбинирование производств, создание замкнутых технологических процессов, территориально - промышленный комплексы.
Принципы создания экологически чистых и комплексных малоотходных технологий. Роль химической технологии в энергосбережении.
Критерии совершенства технологических систем и их связь с воздействием предприятия на окружающую среду. Оптимизация масштаба и размещения химических производств по критериям безопасности. Управление обеспечением экологической безопасности в химической промышленности.
Аварийная ситуация - чрезвычайный фактор воздействия на окружающую среду.
Специфика крупномасштабных экстремальных воздействий. Классификация аварийных ситуаций. Анализ причин возникновения аварий. Оценка последствий.
Надежность оборудования, систем диагностики и управления для обеспечения безопасности химических производств.
ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Основы теории опасностей. Опасное состояние; его параметры. Классификация опасностей. Уровень опасности и методы его оценки. Механизмы опасных воздействий. Шкала опасностей.
Эволюция концепции безопасности - к концепции приемлемого риска. Методология оценки риска. Основные понятия, определения, термины. Индивидуальный и коллективный риск. Уровень риска. Распределение риска среди населения. Восприятие рисков и реакция общества на них.
Методы расчета вероятностей нежелательных событий и ущербов. Определение достаточного количества элементов, вносящих вклад в риск. Сравнение и анализ рисков в единой шкале. Неопределенности в оценках риска. Риски от воздействия нескольких опасностей. Суммарный риск.
События с высокой и низкой вероятностью. Основные подходы к оценке риска крупных аварий с большими последствиями. Долгосрочные эффекты опасных воздействий. Границы применимости методологии оценки риска.
Региональная оценка риска. Критерии социального и экономического развития общества, обеспечивающие устойчивое развитие. Экономический подход к проблемам безопасности. Стоимостная оценка риска. Связь уровня безопасности с экономическими возможностями общества.
Основы глобального экологического прогнозирования. Локальный и глобальный прогноз возможных изменений в окружающей среде под влиянием хозяйственной деятельности. Пути предотвращения и минимизации негативного воздействия.
ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Конституция России. Экологическое законодательство. Законодательные и нормативные документы.
Методы управления природопользованием. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС), экологическая экспертиза, лицензирование природопользования, сертифицирование, декларирование безопасности опасных промышленных объектов, экологический аудит. Экологическая безопасность и страхование.
МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО
Международное сотрудничество основа устойчивого развития человечества.
Национальные экологические законодательства зарубежных стран. Санитарно-гигиенические и токсикологические нормативы.
Международные союзы (ЕС) и их экологические законодательства.
Международные общественные организации и их роль в экологической деятельности.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и её рекомендации.
ИСО и его международная политика.
Глобальные вопросы экологии.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
Дополнительная
ВОПРОСЫ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ ОБЩЕСТВА
(по материалам конференции ООН, Рио-де-Жанейро, 1992 год).
1. Перелом в мировоззренческой стратегии человечества в 60-е годы. Работы Римского клуба.
2. Модель взаимодействия общества и природы.
3. Выработка мировоззренческой стратегии человечества на конференции ООН по окружающей среде и развитию. (Рио-де-Жанейро, 1992)
4. Особенности нового экономического механизма охраны окружающей природной среды.
5. Приемлемость понятия «устойчивое развитие» для современной России.
Рекомендуемая литература
Россия в окружающем мире: 2000: аналитический ежегодник / Междунар. независимый эколого-политологический ун-т; под общ. ред. Н.Н. Моисеева, С.А. Степанова; отв. ред. Н.Н. Марфенин. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. - 323 с.
Моисеев Н. Н. Судьба цивилизации. Путь разума.- М.: Яз. рус. культуры, 2000. - 224 с.
Арский Ю. М. и др. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учеб. пособие. / Под ред. В. И. Данилова-Данильяна. - М. : Изд-во МНЭПУ, 1997. - 330 с.
Экологические императивы устойчивого развития России/ Редкол.: В.Н.Волович и др. - СПб. : Петрополис, 1996. - 192 с.
Барлыбаев Х. А. Путь человечества: самоуничтожение или устойчивое развитие / Федер. собрание РФ. - М. : Изд. Гос. Думы, 2001. - 142 с.
Экологическая безопасность: природа и общество. Санкт - Петербург, 2 - 3 апреля 2004г.: междунар. науч. - практ. конф.: тезисы докладов / Центр экол. инициатив, Рос. гос. гидрометеорол. ун-т, Рус. геогр. о-во, Дети Балтики. - СПб., 2004. - 220 с.
Реймерс Н. Ф. Экология: теории, законы, правила, принципы и гипотезы: научное издание. - М.: Россия молодая, 1994. - 366 с.
АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Тема 1. Загрязняющие вещества и их воздействие на атмосферу.
5. Почему охрана природного воздуха считается ключевой проблемой оздоровления окружающей природной среды?
6. Назовите главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха.
7. Оцените роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы.
8. Приведите примеры пагубного влияния высокотоксичных загрязнителей (поллютантов) на живые организмы.
9. Как называется ядовитая смесь дыма, тумана и пыли? К каким экологическим последствиям она приводит?
10. Какой загрязнитель атмосферного воздуха наиболее опа сен для хвойных деревьев? Раскройте механизм проник новения токсичного вещества в растения.
11. Каковы важнейшие экологические последствия глобаль ного загрязнения атмосферы?
Тема 2. Загрязняющие вещества и их воздействие на гидросферу и литосферу.
1. В чем проявляется загрязнение подземных и поверхностных вод, и каковы их главные загрязнители?
2. Назовите основные виды загрязнения подземных вод.
3. Как загрязняющие вещества попадают в поверхностные воды?
4. Что такое антропогенное эвтрофирование, и каково его влияние на природные экосистемы?
5. Экологические последствия загрязнения морских вод.
6. Что понимают под истощением вод? К каким неблагоприятным экологическим последствиям оно приводит?
7. В чем причины экологической катастрофы Аральского моря?
8. В чем заключается экологическая функция литосферы?
9. Что такое деградация почв (земель) и каковы ее причины?
10. Кратко охарактеризуйте экологический ущерб от водной и ветровой эрозии.
11. Покажите, что общий экологический вред от пестицидов (ядохимикатов) превышает пользу от их применения.
12. Почему, если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание - его смерть?
13. Что понимают под физическим загрязнением окружающей природной среды?
14. Какие опасные ущербообразующие геологические процессы вы знаете?
15. Объясните, почему разработка недр оказывает огромное негативное воздействие на окружающую среду?
Рекомендуемая литература
Майстренко В. Н., Хамитов Р. З., Будников В. Н. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов - М. : Химия, 1996. - 319 с.
Садовникова Л. К., Орлов Д. С., Лозановская И. Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: Учебное пособие. - М. : Высш. шк., 2006. - 334 с.
Экологическая химия: Пер.с нем./ Под ред.Ф.Корте.- Мир, 1997.-396 с.
Экология: охрана природы и экологическая безопасность: Учеб. пособие: В 2 т. / Под ред. В.И, Данилова-Данильяна. М.: МНЭПУ, 1997. 744 с.
Чибисова Н. В., Долгань Е. К. Экологическая химия: Учебное пособие - Калининград :, 1998. - 112 с.
Белов С.В. и др. Охрана окружающей среды: учебник для втузов / ;под ред.С.В.Белова. - 2-е изд.,испр.и доп. - М. : Высш. шк., 1991. - 318 с.
Стадницкий Г. В. Экология. - СПб. : Химиздат, 1999. - 287 с.
Скуратов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию:Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1994. 400 с.
Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении М.: Высш. шк. 2002, С. 17-115.
Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560с.
ДИАГНОСТИКА И КОНТРОЛЬ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1. Принципы санитарно-гигиенического нормирования содержания вредных
примесей в окружающей среде.
2. Система предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных примесей в различных средах.
3. Понятие о предельно допустимом выбросе в атмосферу (ПДВ) и предельно допустимом сбросе в водные объекты (ПДС) загрязняющих веществ. Принципы их расчета.
Рекомендуемая литература
Стадницкий Г.В. Экология. СПб.: Химиздат, 1999. - 287 с.
Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении М.: Высш.шк. 2002, С.186-208.
Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. – 560 с.
Кротов Ю. А. Карелин А.О. Лойт А.О. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде: справочник / Под ред. Ю.А.Кротова. - СПб.: Мир и семья, 2000. - 358 с.
Гигиенические нормативы химических веществ в окружающей среде. / Под общ. ред. В.В. Семеновой, Г.И. Чернова, А.В. Москвина. – СПб.: АНО НПО “Профессионал”, 2005. – 764 с.
Инженерная защита окружающей среды: Учебное пособие/ Под. ред О.Г. Воробьева.- СПб.: Издательство «Лань», 2002 – 288 с.
МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ И РЕАБИЛИТАЦИИ
Тема 1. Мероприятия по охране и защите атмосферного воздуха.
Какие основные мероприятия создают основу природоохранной деятельности в России?
Какие основные задачи по охране атмосферного воздуха формулируются в государственных нормативных актах?
Что такое процесс абсорбирования и где он применяется?
В чем заключается и как на практике используется адсорбционный метод очистки?
9. Для чего и в каких случаях целесообразно использовать катализаторы при охране атмосферного воздуха?
Тема 2. Переработка твердых бытовых отходов
4. Укажите преимущества и недостатки метода сжигания ТБО.
5. Существуют ли возможности экономически выгодного использования ТБО?
6. Как осуществляется получение из ТБО удобрений?
7. Назовите биологические методы переработки отходов.
8. Опишите устройство современного полигона захоронения отходов.
9. Каково примерное количество промышленных отходов, накопленных в России?
10. Что вкладывается в понятие «малоотходные промышленные технологии»?
11. Какие существуют направления утилизации и обезвреживания пластмасс?
12. Приведите классификацию способов утилизации резиновых отходов.
Тема 3. Очистка стоков. Технологии защиты и реабилитации вод, почв, грунтов, донных и иловых осадков.
5. Что представляет собой процесс самоочищения водоемов?
6. Какие основные технологии применяются для очистки донных илов?
7. Перечислите основные методы, применяемые для очистки грунтов, и их отличия.
Тема 4. Тяжелые металлы и их удаление из стоков, почв.
1. Что такое тяжелые металлы, и какие химические элементы к ним относятся?
2. В чем проявляется токсичность тяжелых металлов и связанные с ней заболевания человека?
3. Перечислите виды, и дайте экологическую характеристику антропогенных источников тяжелых металлов.
4. В чем заключается нормативный подход к оценке степени загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами?
5. На чем основаны эколого-геохимическое картографирование и мониторинг загрязнения жизнеобеспечивающих природных сред тяжелыми металлами?
6. Расскажите о современных технологиях очистки стоков и почв от тяжелых металлов.
Рекомендуемая литература
Петров К.М. Общая экология; взаимодействие общества и природы; Учебное пособие для вузов. СПб: Химия, 1997. - 352 с.
Стадницкий Г.В. Экология. СПб.: Химиздат, 1999. - 287 с.
Закон РСФСР «Об охране окружающей природной среды» от 19.12.91 № 2060-1.С посл. изм. // ВСНД. 1922. № 10. Ст. 457, Ст. 459; 1993. № 29. Ст. 1111.
Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» от 04.05.99 № 96-ФЗ //СЗРФ. 1999. №18. Ст. 2222.
Федеральный закон «Об отходах производства и потребления» от 24.06.98№ 89-ФЗ // СЗРФ. 1998. № 26. С. 3009.
Бобович Б.Б. Переработка промышленных отходов. Учебник для вузов. М.: СП.Интермет Инжиниринг, 1999. С. 445, 268-337.
Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Мельдер Х.А. и др. Справочник по очистке природных и сточных вод. М.: Высш. школа, 1994. – 336 с.
Гвоздев В Д., Ксенофонтов B.C. Очистка производственных сточных вод и утилизация- М.: Химия, 1988. – 122 с.
Родионов А.И., В.Н. Клушин, Н.С. Торочешников. Техника защиты окружающей среды: учебник для вузов. - М. : Химия, 1989. - 512 с.
ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения.
ГОСТ 17.4.2.01-81. Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния.
Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. М., Минздрав СССР от 13.03.87 № 4266-87. 1987.
Даусон Г., Мерсер Б. Обезвреживание токсичных отходов / Сокр. пер. с англ. В. А. Овчаренко. М.: Стройиздат, 1996. – 228с.
Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I - IV групп : справочник / А. Л. Бандман, Г. А. Гудзовский, Л. С. Дубейковская и др.; Под общ. ред. В. А. Филова. - Л. : Химия, 1988. - 512 с.
Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V - VIII групп: справочник / А. Л. Бандман и др.; Под общ. ред. В. А. Филова. - Л. : Химия, Ленингр. отд-ние, 1989. - 592 с.
Вредные химические вещества. Углеводороды и галогенпроизводные углеводородов: справочник / Л.А.Бандман и др.;Под общ.ред.В.А.Филова. - Л. : Химия, Ленингр. отд-ние, 1990. - 732 с.
Вредные химические вещества.: изд. справ.-энцикл. типа / ред. Б. А. Ивин, ред. Ю. И. Мусийчук, ред. В. А. Филов. - СПб. : Изд-во С.-Петерб. гос. хим.-фармацевт. акад. : Мир и семья, 1998. Т. 7 : Природные органические соединения : справочное издание. - 498 с.
Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Под ред. Х. Зигель., А. Зигель.-М.: Мир, 1993.- 368 с.
Гусакова Н. В. Химия окружающей среды - Ростов н/Д. : Феникс, 2004. - 185 с.
ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ И ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ.
1. В чем принципиальное отличие радиоактивных (РАО) отходов от нерадиоактивных?
4. Какие факторы учитывают при подготовке высокоактивных отходов (ВАО) к захоронению?
5. Каковы общие принципы обращения с РАО и их специфика для условий России?
6. Охарактеризуйте принципы приповерхностного захоронения твердых и отвержденных жидких низкоактивных отходов (НАО) и среднеактивных отходов (САО).
7. Каковы концептуальные положения и основные требования к глубинному захоронению жидких РАО?
8. Какова общая схема подготовки к глубинному захоронению ВАО?
9. Опишите принципиальную схему барьеров для глубинного захоронения твердых отвержденных ВАО в подземных могильниках.
10. Каковы требования к геологическим блокам земной коры для выбора мест региональных могильников для глубинного захоронения твердых и отвержденных ВАО в геологических формациях?
Рекомендуемая литература
ГН2. 6.1.054-96. Нормы радиационной безопасности (НРБ-96). Гигиенические нормативы. М., 1996.
Лаверов Н.П., Величкин В.И., Омельяненко Б.И. и др. Новые подходы к подземному захоронению высокоактивных отходов в России // Геоэкология. 2000. №1. С. 3-12.
Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов. М.: Изд. AT, 1994. 256 с.
Лаверов Н.П., Омельяненко Б.И., Величкин В.И. Геологические аспекты проблемы захоронения радиоактивных отходов // Геоэкология. 1994. №6. С. 3-20.
Обеспечение экологической безопасности при захоронении радиоактивных отходов и при обращении с отработавшим ядерным топливом. Экологическая безопасность России, вып. 2. Материалы межведомственной комиссии по экологической безопасности (сентябрь 1994 - октябрь 1995). М.: Изд. Юридическая литература, 1996. С. 77-105.
Егоров Н.Н. Состояние проблемы с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом в России // Вопросы радиационной безопасности. 1997. №2. С. 3-8.
Лаверов Н.П., Канцель A.В., Лисицын А.К. и др. Основные задачи радиоэкологии в связи с захоронением радиоактивных отходов. Атомнаяэнергия, т.71. вып.6, декабрь 1991, С. 523-533.
Дублянский Ю.В., Шаманский Дж.С., Чепижко А.В. и др. Палеогидрогеология горы Яка(Невада, США) - ключ к оценке пригодности площадки планируемого захоронения радиоактивных отходов // Геоэкология. 1999. №1. С. 77—87.
Об обеспечении экологической безопасности при уничтожении ядерного оружия. Экологическая безопасность России, вып. 2. Материалы межведомственной комиссии по экологической безопасности (сентябрь 1994 - октябрь 1995). М.: - Юридическая литература, 1996. С. 68—76.
Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: справочник / В.А.Баженов и др.; Под общ. ред. Л.А. Ильина, В.А. Филова. - Л. : Химия, Ленингр. отд-ние, 1990. - 463 с.
Израэль Ю. А. Радиоактивные выпадения после ядерных взрывов и аварий. - СПб. : Прогресс-Погода, 1996. - 355 с.
МЕСТО ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ В КОНЦЕПЦИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
1. Обеспечение экологической безопасности химических производств.
2. Принципы создания экологически чистых и малоотходных технологий.
3. Аварийные ситуации. Их классификация, анализ причин и оценка последствий для окружающей среды.
Рекомендуемая литература:
Демин В. Ф. Научно-методические аспекты оценки риска / В. Ф. Демин. //
Атомная энергия. 1999. № 1. С. 35–54.
Маршалл В. Основные опасности химических производств / В. Мар-
шалл. М.: Мир, 1989. 672 с.
Меньшиков, В. В., Швыряев А. А. Опасные химические объекты и техногенный риск: Учебное пособие. - М. : Изд-во Химич.фак. Моск. ун-та, 2003. - 254 с.
Меньшиков, В. В. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность и экологичность технических систем: Учебное пособие. - М.: Изд-во МГУ, 2003. - 265 с.
ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1. Опасность: классификация и методы оценки.
2. Понятие о риске и концепция приемлемого риска.
3. Методы расчета вероятностей нежелательных событий и ущербов.
Рекомендуемая литература:
Демин В. Ф. Научно-методические аспекты оценки риска / В. Ф. Демин. //
Атомная энергия. 1999. № 1. С. 35–54.
Маршалл В. Основные опасности химических производств / В. Мар-
шалл. М.: Мир, 1989. 672 с.
Меньшиков, В. В., Швыряев А. А. Опасные химические объекты и техногенный риск: Учебное пособие. - М. : Изд-во Химич.фак. Моск. ун-та, 2003. - 254 с.
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ
1. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду
При нормировании выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду в основе всех расчетов лежит норматив ПДК.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) – количество вред-
ного вещества в окружающей среде, отнесенное к массе или объему ее конкретного компонента, которое при постоянном воздействии в определенный промежуток времени практически не оказывает влияния на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. Максимальная концентрация загрязняющего вещества в контрольной точке должна удовлетворять условию:
В случае, если в выбросах или сбросах предприятий содержится несколько загрязняющих веществ, обладающих эффектом суммации вредного воздействия (см. приложение), то качество воды или воздуха будет отвечать установленным нормативам при выполнении условия:
,
где Сi – концентрация i-го вредного вещества, обладающего эффектом суммации;
ПДКi – его предельно допустимая концентрация.
1.1. Расчет предельно допустимого выброса загрязняющих веществ в атмосферу
Предельно допустимый выброс (ПДВ) - масса вещества в отхо дящих газах, максимально допустимая к выбросу в атмосферу в единицу времени. ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмо сферы (и для каждой примеси, выбрасываемой этим источником) таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от сово купности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вред ных веществ в атмосфере не создают приземной концентрации, превы шающей их ПДКм.р..
Принцип расчета ПДВ заключается в следующем (рис. 1): суммарное количество загрязнителя, выбрасываемое всеми источниками на предприятии, не должно формировать на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия или на территории жилой застройки концентрации, превышающей ПДКмр.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества (Сmax) при неблагоприятных погодных условиях на расстоянии
от источника выброса рассчитывается по формулам:
, мг/м3 ( для «горячего» выброса)
, мг/м3 (для «холодного» выброса)
Предельно допустимые выбросы соответственно рассчитывают по формулам
(1) - для «горячего» выброса (2) – для холодного выброса
где М - мощность выброса (г/с), Сфон - фоновая концентрация загрязняющего вещества в атмосфере, Н - высота источника выброса над уровнем земли (м), V— расход газовоздушной смеси (м3/с), AT - разность температур выбрасываемой смеси и окружающего воздуха, А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, т, п - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (обычно т ≈ 1, а п изменяется от 1 до 3), D - диаметр устья источника выброса (м), η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (для местности с перепадом высот менее 50 м η=1).
Расход газовоздушной смеси определяется по формуле:
где ωо - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (м/с).
Значение коэффициента А зависит от географического положения.
|
Район |
коэффициент А |
|
Бурятия, Читинская область |
250 |
|
Районы России южнее 50° с.ш., Нижнее Поволжье, Кавказ, |
|
|
Дальний Восток. |
200 |
|
Европейская территория России и Урала от 50 до 52° с.ш. |
180 |
|
Европейская территория России и Урала севернее 52° с.ш. |
|
|
(За исключением центра ETC) |
160 |
|
Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская и |
|
|
Ивановская области |
140 |
Значение коэффициента F зависит от размера частиц
|
Размер частиц загрязнителя |
Коэффициент F |
|
Газообразные вещества и мелкодисперсные аэрозоли (пыль, зола и т.д.) |
1 |
|
Крупнодисперсная пыль и зола при степени очистки > 90 % |
2 |
|
Крупнодисперсная пыль и зола при степени очистки 75 - 90 % |
2,5 |
|
Крупнодисперсная пыль и зола при степени очистки < 75 % |
3 |
Пример расчетов.
Выбросы промышленного предприятия содержат пары ацетофенона. Установите величину ПДВ, если известно, что предприятие находится в Московской области, а выброс объемом 0,13 м3/с осуществляется из трубы высотой 5 м с диаметром 0,5 м (принять η = 1).
Решение.
Из условия задачи следует, что осуществляется «холодный» выброс в атмосферу паров (F = 1) ацетофенона, фоновая концентрация которого равна 0. Значение ПДК м.р. для этого соединения составляет 0,1 г/м3. Для указанной в задаче местности значение коэффициента А = 140.
Определяем значение ПДВ:
, г/с
1.2. Расчет предельно допустимого сброса загрязняющих веществ в водную среду
Предельно допустимый сброс (ПДС) - масса нормируемого вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению хозяйствующим субъектом в установленном режиме в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе. ПДС – предел по расходу сточных вод и концентрации содержащихся в них примесей – устанавливается с учетом ПДК веществ в местах водопользования (в зависимости от его вида), ассимилирующей способности водного объекта, перспектив развития региона и оптимального распределения массы загрязняющих веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.
Величина ПДС должна гарантировать достижение установленных норм качества воды (санитарных или рыбохозяйственных) при наихудших гидрологических условиях для разбавления в конкретном водном объекте.
Рис. 2
Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе (поперечном сечении), заложенном на водотоках – в 1 км выше (рис. 2) ближайшего по течению пункта водопользования (хозяйственно-питьевое водоснабжение, место купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т. п.), а на непроточных водоемах– в радиусе 1 км от пункта водопользования.
Максимальная концентрация (Сmax) загрязняющего вещества, образующаяся при сбросе сточной воды в водоем, рассчитывается по формуле:
где Сфон - фоновая концентрация загрязняющего вещества в водоеме,
Сст - концентрация загрязняющего вещества в сточной воде,
п — кратность разбавления.
Кратность разбавления может быть рассчитана по формуле:
где Q - расход воды в реке (м3/с),
q - расход сточной воды (м3/с),
γ- коэффициент смешения.
Коэффициент смешения у практически всегда меньше 1. Створ, в котором γ= 1, называют створом "полного перемешивания". Коэффициент смешения рассчитывается по формуле
где k – коэффициент учета гидравлических факторов вычисляемый по формуле:
где Φ - коэффициент типа выпуска (равен 1 - для берегового выпуска, 1,5- для выпуска в фарватере, 3 - для рассеивающего выпуска),
φ- фактор извилистости,
Е - коэффициент турбулентной диффузии.
Коэффициент извилистости определяется как отношение:
где L – расстояние от створа выпуска до контрольного створа по фарватеру, а Ln – расстояние между этими точками по прямой.
Значение коэффициента турбулентной диффузии для равнинных рек определяется выражением:
где Vср – средняя скорость движения воды в реке (м/с), Нср – средняя глубина водоема (м).
Таки образом, концентрация предельно-допустимого сброса (СПДС) рассчитывается по формуле:
Предельно-допустимый сброс (ПДС) определяется по формуле:
г/ч
Примеры расчетов.
Задача 1. В реку с расходом воды 250 м3/с сбрасываются сточные воды предприятия, содержащие фенол, которого нет в исходной воде, забираемой предприятием выше сброса. Какова допустимая концентрация фенола в сточных водах, если ПДК = 0,001 мг/л достигается в створе "полного перемешивания", а расход сточных вод составляет 2,1 м/с?
Решение.
Исходя из условия задачи Q = 250 м3/с, q = 2,1 м3/с, γ=1 (т. к. ПДК достигается в зоне полного перемешивания). Таким образом, предельно допустимая концентрация фенола в сточных водах:
г/м3
Задача 2. В равнинную среднюю реку со средней глубиной 2 м, средней скоростью течения 1,5 м/с, расходом воды 450 м3/с и коэффициентом извилистости 1,3 с берега сбрасываются сточные воды с расходом 1 м3/с, содержащие мышьяк, концентрация которого в речной воде до сброса 0,002 мг/л. Рассчитайте ПДС (г/с) и концентрацию мышьяка в сточных водах, если в 2 км ниже сброса вода реки расходуется для культурно-бытовых целей (ПДК = 0,05 мг/л), а вода для производства забирается из реки выше сброса.
Решение.
По условию задачи, ПДС следует найти в створе «недостаточного перемешивания». Сначала определяем значение коэффициента турбулентной диффузии:
Определяем значение коэффициента k, учитывая, что по условию задачи ф=1 (береговой выпуск), а φ =1,3:
Определяем значение коэффициента γ с учетом того, что L = 1000 м (согласно нормативам контрольный створ находится в 1 км выше водозабора):
Определяем значение СПДС:
г/м3
Определяем предельно-допустимый сброс:
г/с
2. Оценка экологического риска предприятия
Любая производственная система является источником экологического риска.
Экологический риск - вероятность возникновения и масштабы распространения опасных экологических ситуаций.
Наиболее распространенными факторами экологического риска являются образование отходов производства, загрязнение водоемов и атмосферного воздуха вредными веществами.
Существует несколько применяемых на практике методов оценки экологического риска, в частности известен метод суммирования уровней факторов риска, определяемых отношением их количественных характеристик к некоторым удельным параметрам окружающей среды, принимаемым в качестве базовых. Обобщенная формула расчета экологического риска (Rэ) методом суммирования уровней факторов риска:
где Уi - уровень i-го фактора риска, измеряющийся в пределах от 0 до 1, п - количество учитываемых факторов риска.
Обычно оцениваются пять комплексных факторов экологического риска: уровень повреждения ландшафта (Уп.л.), уровень энергетического загрязнения (Уэ.з.), уровень образования отходов производства (У0.п.), уровень загрязнения водоемов (У3. в.) и уровень загрязнения атмосферного воздуха (У3.а.).
В общем виде расчет уровней осуществляется по формуле:
где Xi - соответствующий фактор загрязнения (площадь территории, количество отходов, объем воды и т.д.), Хo — константы, обозначающие удельные величины соответствующих факторов (для удобства расчета обычно равны 1000 га, 1000 т, 1000 м3 и т.д.), k - коэффициент корреляции.
Таким образом, формула для расчета экологического риска принимает вид:
где Sn - площадь ландшафтных повреждений (карьеры; шахты; места складирования сырья, материалов, отходов; площадки транспортных и инженерных коммуникаций и т.д.), га; Sэ - площадь территорий, подверженных энергетическому воздействию (повышенный уровень шума, инфразвука, электромагнитных и других излучений), га; Мо - среднемесячное количество неутилизируемых отходов, т; Vв - среднемесячный объем воды, загрязненность которой выше ПДК, м3; Ао -среднемесячная масса вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, т.
Корреляционные коэффициенты определяются по следующей схеме:
α 1, если глубина повреждения ландшафта не превышает 1 м, а при большей глубине α = 1 +0,1 за каждый последующий метр глубины повреждения;
β 1, если энергетическое загрязнение среды не превышает предельно-допустимый уровень (ПДУ), а в случаях превышения β = 1 + 0,1 за каждый 1 % превышения ПДУ;
γ, δ, σ равны 2, если загрязняющие вещества относятся к первому классу опасности; 1,5 - ко второму; 1,0 - к третьему и 0,5 - к четвертому классу опасности.
Значения экологического риска могут изменяться от 0 до 100 % и более. Варианты ранжирования предприятий по величине экологического риска представлены в приложении.
3. Методы расчета характеристик риска для здоровья
Центральной характеристикой в расчетах характеристик риска на практике выступает доза, определяемая как усредненное количество химического вещества, попадающего в организм человека (в мг на 1 кг массы тела в среднем за день), по следующей формуле:
(1)
где ρ –концентрация химического вещества в среде;
СR – объем носителя химического вещества, контактирующего с организмом человека в течение дня;
EFD – продолжительность периода контакта, обычно рассчитываемая с использованием двух характеристик: EF – частоты воздействия, дней/год; ED – продолжительность воздействия, лет.
BW – масса тела, кг;
АТ – продолжительность усредненного периода в днях.
В практических расчетах в выражении (1) учитываются специфические особенности контакта человеческого организма с загрязненной средой.
Для краткосрочного, но интенсивного контакта (в смысле значительной концентрации вещества в среде) выражение (1) может быть приведено к следующему виду:
(2)
В частности, для оценок дозы химического вещества, по павшего в организм человека при дыхании в загрязненном воз духе, используется следующее выражение:
(3)
где рв — средняя концентрация загрязнителя в воздухе, мг/м3;
IR — объем вдыхаемого воздуха в течение часа, м3/ч;
ЕТ — продолжительность контакта, ч.
В случае поглощения загрязненной воды формула (1) преобразовывается следующим образом:
(4)
где CW — концентрация загрязнителя в воде, мг/л;
IR — количество воды, выпиваемой в течении дня, л/день.
В случае кожного контакта с загрязненной водой (например, при купании) используют следующую модификацию выражения (1):
(5)
где SA — площадь поверхности кожи, контактирующая с водой, см2;
PC — специфическая характеристика, определяющая проницаемость кожи для данного химического элемента, см/ч;
CF — переводной коэффициент, 1 л/1000 см3.
Практически аналогичное выражение используется для, оценок дозы загрязнений, попавших в организм человека при контакте с загрязненной почвой.
Для оценок дозы химического вещества, попавшего в орга низм человека при контакте с загрязненным воздухом используется выражение, аналогичное (4):
(6)
где CW — концентрация загрязнителя в воздухе, мг/м3;
IR — количество воздуха, вдыхаемое в течении дня, м3/ч;
ЕТ — время воздействия, ч/день.
Для оценки количества загрязнителя, попавшего в организм человека вместе с пищей (например, с загрязненной рыбой), выражение (1) приводится к такому к виду:
(7)
CF— концентрация загрязнителя в рыбе, мг/кг;
IR — усредненное количество рыбы, съедаемое за один прием пищи (кг/раз);
FI — специфическая безразмерная характеристика, определяющая особенности восприятия организмом химического вещества из поглощаемой пищи (рыбы);
EF — частота приема пищи, раз/год.
Аналогичные выражения применяются при оценке доз, полученных при поглощении загрязненного мяса, фруктов и в случаях других разнообразных контактов загрязнителей с организмом человека.
При массовых контактах людей с загрязненной средой для оценок усредненной дозы в практических расчетах используют усредненные характеристики контактов. В частности, в случае употребления загрязненной питьевой воды IR = 2 л для взросло го населения. При оценке величины дозы, полученной во время купания, частота купания принимается равной 7 раз в год (усредненная величина по США), поверхность кожи, контактирующая с водой, она возрастает от 0,7 м2 у детей до шести лет до 1,9 м2 у взрослых; усредненное количество рыбы, съедаемое за один прием, принято равным 0,113 кг: средняя масса человека принимается равной 70 кг, средняя продолжительность жизни — 70 лет и т.д.
Все эти предположения направлены на упрощение процедуры расчета характеристик риска, которые на практике опреде ляются по упрощенным формулам для канцерогенных и неканцерогенных эффектов. Например, при небольших дозах воздействия загрязнителя оценка риска заболеть раком в течении 70 лет при сохранении существующей практики контакта с загрязненной средой является линейной аппроксимацией рассмотренной выше зависимости «доза — эффект», где доза оценивается по одной из формул, соответствующей условиям контакта, а пропорциональность для каждого загрязнителя выражается специфическим коэффициентом SF.
Информация о значениях RfD и SF приводится в компьютерной базе данных US.EPA – IRIS, таблицах HEAST, ряде изданий US.EPA, публикация Калифорнийского Агентства по охране окружающей среды, а также в некоторых банках данных, в частности, SARETbase.
Индекс риска для неканцерогенных эффектов оценивается согласно выражению:
(8)
где Е — аналог дозы, рассчитанной для неканцерогенных загрязнителей.
Примеры расчетов.
Задача 1. Оценим вероятность возникновения злокачественного новообразования у человека при. потреблении зараженной бензолом воды из частного колодца (известно, что воздействие бензола может привести К заболеванию лейкемией). Примем следующие исходные данные: концентрация бензола в воде колодца 6,000875 мг/л; вес человека, подвергающегося воздействию, 70 кг; частота потребления 70 дней в году; продолжительность воздействия 70 лет (т.е. всю жизнь). Таким образом, это хроническое воздействие. В течении всего времени человек потребляет ежедневно 2 л воды (по мнению гигиенистов, это средняя норма потребления воды для взрослого населения"). Период усреднения равен 70 годам при частоте 365 дней за год.
Итак,- получим:
Теперь рассчитаем собственно риск, используя для бензола условное значение slope factor, т.е. а = 0,029 (мг/кг в день)–1. Воспользуемся для этих целей формулой:
(9)
Таким образом, шанс заболеть лейкемией при данном режиме потребления загрязненной бензолом воды имеется примерно у 140 человек из миллиарда.
Задача 2. Рассчитаем теперь риск от неканцерогенного воздействия за грязненной воды из колодца, содержащей фенол (опасен для по чек и печени), нитробензол (опасен для многих органов и систем) и цианид (влияет на функцию щитовидной железы) в концентрациях 3,5; 0,0035 и 0,0105 мг/л соответственно. Для этого по формуле (4) рассчитаем дневные дозы хронического воздействия, используя остальные исходные данные из примера 1, при ежедневном потреблении воды, т.е. 365 дней в году, и обозначим их через Е:
;
По формуле (8) рассчитаем коэффициенты вреда для каждого загрязнителя, используя условные значения RfD = D1, равные 0,6 (мг/кг в день) для фенола, 0,0005(мг/кг в день) для нитробензола и 0,002(мг/кг в день) для цианида (HI в данном случае будет обозначать отношение к пороговому значению и, следовательно, относительный вред):
По выражению: (10)
рассчитаем общий индекс вреда от потребления загрязненной воды из данного колодца как сумму коэффициентов, рассчитанных нами для каждого из присутствующих и оказывающих неканцерогенное воздействие веществ:
Отсюда можно сделать вывод, что ущерба здоровью в данном случае нет, поскольку каждый из коэффициентов вреда в от дельности и индекс вреда вообще не превосходит единицы.
Задача 3. Рассчитаем индекс вреда от употребления в пищу рыбы, загрязненной фенолом. Примем концентрацию фенола в рыбе равной 0,107(мг/кг). Доля загрязненного продукта в общем объеме потребляемой рыбы пусть будет 0,8. Среднее потребление рыбы в пищу, по мнению гигиенистов, 6,5(г/день) при частоте воздействия 365(дней/год). Продолжительность воздействия будем считать равной 70(год), вес тела 70(кг). Время усреднения 70(год) 365(дней/год); По формуле (7) определим: дневную дозу хронического воздействия — Е:
Пусть RfD = D1 равно 0,6(мг/кг в день). Тогда, воспользовавшись формулой (8), рассчитаем индекс вреда, связанного е хроническим употреблением в пищу такой рыбы:
Таким образом, в данном случае фенол, который потенциально опасен для почек и печени, именно при данной концентрации в рыбе не причиняет ущерба здоровью.
Полученные оценки экологического риска служат основой для разработки необходимых управляющих решений при снижении уровня риска для находящегося в рассматриваемой местности населения или работающего персонала.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
1. В котельной из трубы высотой 5 м и диаметром 0.5 м осуществляется выброс газовоздушной смеси с температурой 130°С, содержащей диоксид азота и оксид углерода (II). Определите максимально возможный объемный расход выброса газовоздушной смеси, при котором будет соблюдаться ПДВ, если известно, что мощность выброса NO2 и СО составляет соответственно 0,01 г/с и 0,03 г/с, а котельная находится в Нижегородской области (принять среднюю температуру воздуха в период максимальной нагрузки равной –18°С, а коэффициенты m и n – равными 1).
2. Стекольный цех, находящийся в Мордовии, осуществляет выброс в атмосферу (без очистки) печных газов, содержащих SiO2 в виде пыли. Определите значение ПДВ, если температура смеси составляет 320°С, а выброс осуществляется из трубы высотой 20 м и диаметром 1 м со скоростью 8 м/с (принять среднюю температуру воздуха равной 21°С, коэффициенты m = 0,9, n = 2).
3. Фармацевтическое предприятие, находящееся в Московской области, занимается производством пенициллина. Какова должна быть величина ПДВ из вентиляционной трубы (высотой 3 м и диаметром 0,25 м) производственного цеха, если объемный расход выброса составляет 3 м3/с (коэффициенты m = 1, n = 1,6)?
4. Дальневосточный химический комбинат выбрасывает в атмосферу пары бензола и ацетофенона с одинаковой концентрацией. Определите максимальную мощность выброса, при которой не будет превышена величина ПДВ, если известно, что выброс осуществляется из трубы высотой 15 м и диаметром 0,8 м со скоростью 5 м/с (коэффициенты m и n равны 1).
5. Выбросы в атмосферу предприятия, расположенного в Читинской области, содержат пыль сульфата кобальта со степенью очистки 90 %. При какой минимальной высоте трубы не будет превышена величина ПДВ, если температура выброса составляет 130°С, его мощность – 0,04 г/с, а объем – 10 м3/с (принять среднюю температуру воздуха равной 22°С, коэффициенты m = 0,7; n = 1)?
6. Лакокрасочный цех предприятия выбрасывает в атмосферу пары ацетона и бутилацетата. Определите величину ПДВ, если выброс с объемным расходом 1,5 м3/с осуществляется из вентиляционной трубы высотой 2 м и диаметром 0,3 м (коэффициенты А= 120; m = 1,2; n = 2,7).
7. Из трубы высотой 5 м и радиусом 0,3 м происходит выброс газовоздушной смеси, содержащей пыль оксида магния со степенью очистки 85 %. Определите величину ПДВ, если температура выброса составляет 180°С, а его скорость – 5 м/с (коэффициенты А= 120; m = 1,1; n = 2,3).
8. Определите Cmax при условии, что из трубы высотой 9 м и радиусом 0,4 м со скоростью 5 м/с осуществляется выброс паров бензина и ацетона мощностью 0,2 г/с и 0,03 г/с соответственно (коэффициенты А= 140, m = 1, n = 2).
9. В котельной из трубы высотой 8 м и диаметром 0,6 м осуществляется выброс газовоздушной смеси с температурой 190°С, содержащей диоксид азота и диоксид серы. Определите максимально возможный объемный расход выброса газовоздушной смеси, при котором не будет превышена величина ПДВ, если известно, что мощность выброса NO2 и SO2 составляет соответственно 0,05 г/с и 0,04 г/с, а котельная находится в Московской области (принять среднюю температуру воздуха равной 20°С, а коэффициенты m и n – равными 1).
10. Стекольный цех, находящийся в Московской области, осуществляет выброс в атмосферу (без очистки) печных газов, содержащих SiO2 в виде пыли. Определите значение ПДВ, если температура смеси составляет 280°С, а выброс осуществляется из трубы высотой 18 м и диаметром 1,1 м со скоростью 10 м/с (принять среднюю температуру воздуха равной 20°С; коэффициенты m = 0,9; n = 2).
11. Фармацевтическое предприятие, находящееся в Мордовии, занимается производством пенициллина. Какова должна быть величина ПДВ из вентиляционной трубы (высотой 4 м и диаметром 0,3 м) производственного цеха, если объемный расход выброса составляет 4,5 м3/с (принять коэффициенты m = 0,8; n = 1)?
12. Химический комбинат, расположенный на Урале, выбрасывает в атмосферу пары ацетона и фенола с одинаковой концентрацией. Определите максимальную мощность выброса, при которой не будет превышена величина ПДВ, если известно, что выброс осуществляется из трубы высотой 9 м и диаметром 0,8 м со скоростью 6,4 м/с (коэффициенты m и n равны 1).
13. Выбросы в атмосферу предприятия, расположенного в Ленинградской области, содержат пыль нитрата кадмия со степенью очистки 83 %. При какой минимальной высоте трубы не будет превышена величина ПДВ, если температура выброса составляет 100°С, его мощность – 0,08 г/с, а объем – 9 м3/с (принять среднюю температуру воздуха равной 19°С; коэффициенты m = 0,7; n = 1)?
14. Мебельный цех выбрасывает в атмосферу пары формальдегида и бутилацетата. Определите величину ПДВ, если выброс с объемным расходом 2,3 м3/с осуществляется из вентиляционной трубы высотой 4 м и диаметром 0,5 м (коэффициенты А= 140; m = 1,2; n = 2,7).
15. Из трубы высотой 7 м и радиусом 0,34 м происходит выброс газовоздушной смеси, содержащей пыль оксида цинка со степенью очистки 78 %. Определите величину ПДВ, если температура выброса составляет 150°С, а его скорость – 6,3 м/с (коэффициенты А= 140; m = 1,1; n = 2,3).
16. Определите Cmax при условии, что из трубы высотой 11 м и радиусом 0,45 м со скоростью 6,7 м/с осуществляется выброс паров метанола и циклогексана мощностью 0,06 г/с и 0,045 г/с соответственно (коэффициенты А= 140, m = 1, n = 2).
17. В котельной из трубы высотой 6 м и диаметром 0,35 м осуществляется выброс газовоздушной смеси с температурой 140°С, содержащей диоксид азота и оксид углерода (II). Определите максимально возможный объемный расход выброса газовоздушной смеси, при котором будет соблюдаться ПДВ, если известно, что мощность выброса NO2 и СО составляет соответственно 0,02 г/с и 0,05 г/с, а котельная находится в Ульяновской области (принять среднюю температуру воздуха в период основной нагрузки равной –15°С, а коэффициенты m и n – равными 1).
18. Стекольный цех, находящийся в Нижегородской области, осуществляет выброс в атмосферу (без очистки) печных газов, содержащих SiO2 в
виде пыли. Определите значение ПДВ, если температура смеси составляет 240°С, а выброс осуществляется из трубы высотой 16 м и диаметром 0,8 м со скоростью 10 м/с (принять среднюю температуру воздуха равной 20°С; коэффициенты m = 0,9; n = 2).
19. Фармацевтическое предприятие, находящееся в Московской области, занимается производством тетрациклина. Какова должна быть величина ПДВ из вентиляционной трубы (высотой 4 м и диаметром 0,3 м) производственного цеха, если объемный расход выброса составляет 4,2 м3/с (коэффициенты m = 1; n = 1,56)?
20. Химический комбинат, расположенный на Урале, выбрасывает в атмосферу диоксид серы и пары фенола с одинаковой концентрацией. Определите максимальную мощность выброса, при которой не будет превышена величина ПДВ, если известно, что выброс осуществляется из трубы высотой 8 м и диаметром 0,65 м со скоростью 7,3 м/с (коэффициенты m и n равны 1).
21. Выбросы в атмосферу предприятия, расположенного в Амурской области, содержат пыль хлорида меди со степенью очистки 73 %. При какой минимальной высоте трубы не будет превышена величина ПДВ, если температура выброса составляет 80°С, его мощность – 0,06 г/с, а объем – 9,4 м3/с (принять среднюю температуру воздуха равной 17°С; коэффициенты m = 0,7; n = 1)?
22. Лакокрасочный цех предприятия выбрасывает в атмосферу пары пропанола и этилацетата. Определите величину ПДВ, если выброс с объемным расходом 2,8 м3/с осуществляется из вентиляционной трубы высотой 2,6 м и диаметром 0,4 м (коэффициенты А= 200; m = 1,2; n = 2,7).
23. Из трубы высотой 8 м и радиусом 0,28 м происходит выброс газовоздушной смеси, содержащей пыль оксида меди со степенью очистки 71 %. Определите величину ПДВ, если скорость выброса составляет 3,3 м/с (коэффициенты А= 120; m = 1,1; n = 2,3).
24. Определите Cmax при условии, что из трубы высотой 11 м и радиусом 0,32 м со скоростью 4,7 м/с осуществляется выброс паров циклогексана и ацетона мощностью 0,06 г/с и 0,08 г/с соответственно (коэффициенты А= 140, m = 1, n = 2).
25. Химический комбинат, расположенный в Уфе, выбрасывает в атмосферу пары фурфурола и метанола с одинаковой концентрацией. Определите максимальную мощность выброса, при которой не будет превышена величина ПДВ, если известно, что выброс осуществляется из трубы высотой 7,5 м и диаметром 0,56 м со скоростью 4,5 м/с (коэффициенты m и n равны 1).
26. В реку с расходом воды 310 м3/с сбрасываются сточные воды предприятия, содержащие бензол, которого нет в исходной воде, забираемой выше сброса. Какова величина ПДС, если расход сточных вод составляет 6,1 м3/с, вода используется в культурно-бытовых целях, а значение ПДК достигается в створе полного перемешивания?
27. Гальванический цех предприятия сбрасывает в реку воду, содержащую ионы Cr6+ с концентрацией 0,1 г/л. На каком расстоянии от створа сброса можно осуществлять забор воды для хозяйственно-питьевых целей, если известно, что расход воды в реке составляет 130 м3/с, а расход сточной воды – 1,4 м3/с (принять коэффициент учета гидравлических факторов равным 0,5).
28. Оцените возможность разведения рыбы в реке в 1 км от предприятия, осуществляющего рассеивающий сброс (4,5 м3/с) сточной воды, содержащей 0,02 г/л фенола. Известно, что расход воды в реке составляет 210 м3/с, скорость ее течения 3,1 м/с, средняя глубина 5 м, а коэффициент извилистости 1,5.
29. Установите ПДС сточной воды, содержащей мышьяк, в реку с расходом 200 м3/с, скоростью течения 5 м/с, средней глубиной 10 м и извилистостью 1,2. Известно, что береговой сброс осуществляется с расходом 4,5 м3/с, а в 1,5 км от створа сброса вода забирается для культурно бытовых целей.
30. Соответствует ли санитарным нормам питьевая вода, забираемая из реки с расходом 230 м3/с, если в 2 км выше водозабора осуществляется сброс сточной воды, содержащей 0,04 г/л ацетона с расходом 5 м3/с (принять коэффициент учета гидравлических факторов равным 0,75)?
31. В фарватер реки с расходом воды 145 м3/с сбрасывают сточную воду с расходом 2 м3/с, содержащую соли Ni2+. Установите величину ПДС, при которой в 3 км по фарватеру и в 1,5 км по прямой от места сброса ПДК загрязнителя будет соответствовать санитарным нормам, предъявляемым к воде культурно-бытового назначения (принять коэффициент турбулентной диффузии равным 0,1).
32. Участок окраски осуществляет береговой сброс сточной воды (1 м3/с), содержащей 18 мг/м3 ксилола. На каком расстоянии от створа сброса возможно осуществлять забор воды для рыборазведения, если известно, что река имеет расход воды 221 м3/с, скорость течения 3 м/с, среднюю глубину 8 м, а коэффициент извилистости равен 1?
33. Возможно ли устройство пляжа на берегу реки, если в 2 км вверх по течению от места купания гальваническим цехом предприятия осуществляется рассеивающий сброс сточной воды (2,3 м3/с), в которой содержится 0,3 г/л сульфата меди? Река имеет расход воды 187 м3/с, скорость течения 4 м/с, среднюю глубину 8 м, а коэффициент извилистости равен 1,4 (содержание ионов меди в воде до места сброса составляет 0,0003 г/л).
34. В реку с расходом воды 210 м3/с осуществляется береговой сброс сточной воды с расходом 1,5 м3/с, содержащей этиленгликоль. Установите величину ПДС, если в 2,1 км вниз по течению от места сброса расположена парковая зона. Коэффициент извилистости реки на этом участке равен 1,2 (принять коэффициент турбулентной диффузии равным 0,3).
35. До какой концентрации необходимо снизить содержание аммиака в сбрасываемой сточной воде, чтобы она стала пригодной для питья, если известно, что фоновая концентрация загрязняющего вещества в реке составляет 0,001 г/л расход воды в ней – 196 м3/с, расход сточной воды –2 м3/с, а водозабор осуществляется в 2 км от створа сброса (принять коэффициент учета гидравлических факторов равным 0,75).
36. В реку с расходом воды 280 м3/с сбрасываются сточные воды предприятия, содержащие уксусную кислоту, которой нет в исходной воде, забираемой выше сброса. Какова величина ПДС, если расход сточных вод составляет 7 м3/с, вода используется в культурно-бытовых целях, а значение ПДК достигается в створе полного перемешивания?
37. Лакокрасочный цех предприятия сбрасывает в реку воду, содержащую бутиловый спирт с концентрацией 0,03 г/л. На каком расстоянии от створа сброса можно осуществлять забор воды для хозяйственно питьевых целей, если известно, что расход воды в реке составляет 260 м3/с, а расход сточной воды – 2 м3/с (принять коэффициент учета гидравлических факторов равным 0,61).
38. Оцените возможность разведения рыбы в реке в 3 км от предприятия, осуществляющего рассеивающий сброс (6,5 м3/с) сточной воды, содержащей 0,02 г/л формальдегида. Известно, что расход воды в реке составляет 180 м3/с, скорость ее течения 5 м/с, средняя глубина 7 м, а коэффициент извилистости на данном участке равен 1,7.
39. Установите ПДС сточной воды, содержащей ионы свинца в реку с расходом 223 м3/с, скоростью течения 2 м/с, средней глубиной 5 м и извилистостью 1,2. Известно, что береговой сброс осуществляется с расходом 3,7 м3/с, а в 1,5 км от створа сброса вода забирается для культурно бытовых целей.
40. Соответствует ли санитарным нормам питьевая вода, забираемая из реки с расходом 290 м3/с, если в 3 км выше водозабора осуществляется сброс сточной воды, содержащей 0,07 г/л бензина с расходом 3 м3/с (принять коэффициент учета гидравлических факторов равным 0,61)?
41. В фарватер реки с расходом воды 234 м3/с сбрасывают сточную воду с расходом 1,1 м3/с, содержащую соли Hg2+. Установите величину ПДС, при которой в 2,5 км по фарватеру и 1 км по прямой от места сброса ПДК загрязнителя будет соответствовать санитарным нормам, предъявляемым к воде культурно-бытового назначения (принять коэффициент турбулентной диффузии равным 0,2).
42. Цех осуществляет береговой сброс сточной воды (0,5 м3/с), содержащей 11 мг/м3 нитрат-ионов. На каком расстоянии от створа сброса возможно осуществлять забор воды для рыборазведения, если известно, что река имеет расход воды 154 м3/с, скорость течения 3 м/с, среднюю глубину 6 м, а коэффициент извилистости равен 1 (содержание нитрат-ионов в воде до места сброса составляет 0,08 г/л)?
43. Возможно ли устройство зоны отдыха на берегу реки, если в 2,3 км вверх по течению от места купания осуществляется рассеивающий сброс сточной воды (3 м3/с), в которой содержится 0,02 г/л толуола? Река имеет расход воды 281 м3/с, скорость течения 2 м/с, среднюю глубину 8 м, а коэффициент извилистости равен 1,4.
44. В реку с расходом воды 110 м3/с осуществляется береговой сброс сточной воды с расходом 0,5 м3/с, содержащей соли молибдена (II). Установите величину ПДС, если в 1 500 м вниз по течению от места сброса расположена парковая зона. Коэффициент извилистости реки на этом участке равен 1 (принять коэффициент турбулентной диффузии равным 0,4).
45. До какой концентрации необходимо снизить содержание ионов цинка в сбрасываемой сточной воде, чтобы она стала пригодной для питья, если известно, что фоновая концентрация загрязняющего вещества в реке составляет 0,001 г/л расход воды в ней равен 232 м3/с, расход сточной воды – 3 м3/с, а водозабор осуществляется в 2 000 м от створа сброса (принять коэффициент учета гидравлических факторов равным 0,81)?
46. Оцените возможность разведения рыбы в реке в 2 км от предприятия, осуществляющего рассеивающий сброс (1,3 м3/с) сточной воды, содержащей 0,05 г/л толуола. Известно, что расход воды в реке составляет 267 м3/с, скорость ее течения 3 м/с, средняя глубина 6 м, а коэффициент извилистости на данном участке равен 1,1.
47. Установите ПДС сточной воды, содержащей ионы кадмия в реку с расходом 129 м3/с, скоростью течения 1,5 м/с, средней глубиной 7 м и извилистостью 1,7. Известно, что береговой сброс осуществляется с расходом 2,7 м3/с, а в 1,5 км от створа сброса вода забирается для культурно-бытовых целей.
48. Соответствует ли санитарным нормам питьевая вода, забираемая из реки с расходом 211 м3/с, если в 2 700 м выше водозабора осуществляется сброс сточной воды, содержащей 0,05 г/л фенола с расходом 1 м3/с (принять коэффициент учета гидравлических факторов равным 0,55)?
49. В фарватер реки с расходом воды 311 м3/с сбрасывают сточную воду с расходом 4,1 м3/с, содержащую сероуглерод. Установите величину ПДС, при которой в 2 300 м по фарватеру и 1,5 км по прямой от места сброса ПДК загрязнителя будет соответствовать санитарным нормам, предъявляемым к воде культурно-бытового назначения (принять коэффициент турбулентной диффузии равным 0,26).
50. Автотранспортное предприятие осуществляет береговой сброс сточной воды (0,2 м3/с), содержащей 15 мг/м3 бензина. На каком расстоянии от створа сброса возможно осуществлять забор воды для рыборазведения, если известно, что река имеет расход воды 112 м3/с, скорость течения 1,5 м/с, среднюю глубину 5,4 м, а коэффициент извилистости равен 1?
51 – 75. Оцените экологический риск предприятия. К какому классу по степени экологической опасности оно относится?
|
Показатели |
||||||||
|
Площадь ландшафтных повреждений, га |
Глубина ландшафтных повреждений, м |
Площадь энергетического загрязнения |
Превышение ПДУ, % |
Среднемесячное количество неутилизируемых отходов,т |
Класс опасности отходов |
Среднемесячный обьем воды с загрязнением выше ПДК, куб.м |
Среднемесячная масса вредных веществ ыбрасыва- емых в атмосферу,т |
|
|
51 |
90 |
1,4 |
88 |
3 |
10 |
2 |
1300 |
130 |
|
52 |
95 |
1,3 |
76 |
4 |
4,5 |
3 |
2300 |
230 |
|
53 |
100 |
2,5 |
45 |
5 |
7,6 |
4 |
5700 |
210 |
|
54 |
105 |
2,3 |
88 |
6 |
8,2 |
2 |
2700 |
170 |
|
55 |
86 |
1,2 |
34 |
7 |
20 |
4 |
1200 |
150 |
|
56 |
79 |
1,7 |
36 |
6 |
11,6 |
2 |
3300 |
190 |
|
57 |
23 |
2,4 |
76 |
3 |
16,5 |
3 |
4200 |
120 |
|
58 |
56 |
2,2 |
23 |
2 |
14,3 |
3 |
3500 |
150 |
|
59 |
89 |
2,1 |
74 |
6 |
18,5 |
2 |
1600 |
140 |
|
60 |
23 |
2,7 |
81 |
7 |
20 |
4 |
3700 |
170 |
|
61 |
76 |
2,2 |
104 |
3 |
3,7 |
1 |
4800 |
180 |
|
62 |
23 |
1,9 |
123 |
5 |
18,1 |
2 |
2400 |
200 |
|
63 |
46 |
1,8 |
165 |
4 |
19,5 |
3 |
2600 |
130 |
|
64 |
87 |
1,5 |
143 |
8 |
3,2 |
1 |
2900 |
230 |
|
65 |
54 |
1,7 |
34 |
10 |
6,8 |
4 |
3900 |
130 |
|
66 |
37 |
2,2 |
82 |
2 |
8,4 |
4 |
4500 |
140 |
|
67 |
89 |
2,7 |
63 |
4 |
9,2 |
3 |
5000 |
160 |
|
68 |
123 |
1,2 |
37 |
6 |
12,4 |
4 |
1800 |
180 |
|
69 |
65 |
2,1 |
84 |
7 |
11,8 |
3 |
1600 |
200 |
|
70 |
34 |
1,6 |
58 |
3 |
5,3 |
2 |
2900 |
210 |
|
71 |
145 |
1,5 |
26 |
8 |
6,8 |
2 |
3200 |
150 |
|
72 |
167 |
1,1 |
98 |
1 |
12,8 |
4 |
4100 |
180 |
|
73 |
32 |
1,3 |
84 |
10 |
20 |
4 |
3600 |
190 |
|
74 |
167 |
1,3 |
140 |
3 |
6,1 |
2 |
2800 |
140 |
|
75 |
76 |
1,7 |
133 |
7 |
5,8 |
3 |
1200 |
170 |
НОМЕРА ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
0 |
1 26 51 |
2 27 52 |
3 28 53 |
4 29 54 |
5 30 55 |
6 31 56 |
7 32 57 |
8 33 58 |
9 34 59 |
|
|
1 |
10 35 60 |
11 36 61 |
12 37 62 |
13 38 63 |
14 39 64 |
15 40 65 |
16 41 66 |
17 42 67 |
18 43 68 |
19 44 69 |
|
2 |
20 45 70 |
21 46 71 |
22 47 72 |
23 48 73 |
24 49 74 |
25 50 75 |
Первая цифра номера варианта определяется по вертикали, а последняя по горизонтали. Номера заданий варианта находятся на пересечении цифр.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Вещества, обладающие при совместном присутствии
эффектом суммации
Предельно допустимые концентрации некоторых веществ в воздухе
|
Вещество |
ПДКМ.Р, мг/м3 |
ПДКС.С, мг/м3 |
|
Азота оксид (IV) |
0,085 |
0,04 |
|
Ацетон |
0,35 |
0,35 |
|
Ацетофенон |
0,003 |
— |
|
Бензин |
5 |
1,5 |
|
Бензол |
1,5 |
0,1 |
|
Бутилацетат |
0,1 |
0,1 |
|
Кадмия нитрат |
— |
0,0003 |
|
Кобальта сульфат |
— |
0,001 |
|
Кремния оксид (VI) |
0,15 |
0,05 |
|
Метанол |
1 |
0,5 |
|
Магния оксид |
0,4 |
0,05 |
|
Пенициллин |
0,05 |
0,0025 |
|
Пропанол |
0,3 |
0,3 |
|
Серы оксид (IV) |
0,5 |
0,05 |
|
Тетрациклин |
0,01 |
0,006 |
|
Углерода оксид (II) |
3 |
1 |
|
Фенол |
0,01 |
0,003 |
|
Формальдегид |
0,035 |
0,003 |
|
Фурфурол |
0,05 |
0,05 |
|
Меди хлорид |
- |
0,002 |
|
Циклогексан |
1,4 |
1,4 |
|
Цинка оксид |
- |
0,05 |
|
Этилацетат |
0,1 |
— |
Предельно допустимые концентрации некоторых веществ в воде
|
ПДК в водных объектах |
ПДК в водных объектах |
|
|
Вещество |
хозяйственно-питьевого и |
рыбохозяйственного |
|
культурно-бытового |
назначения, мг/л |
|
|
назначения, мг/л |
||
|
Аммиак |
2 |
0,05 |
|
Ацетон |
2,2 |
— |
|
Бензин |
0,1 |
0,05 |
|
Бензол |
0,5 |
0,5 |
|
Буганол |
3 |
2,4 |
|
Кадмий (Cd2+) |
0,01 |
0,005 |
|
Ксилол |
0,05 |
0,05 |
|
Медь (Сu2+) |
1 |
0,005 |
|
Молибден (Мо2+) |
0,25 |
0,0004 |
|
Мышьяк (As, сумм.) |
0,05 |
0,05 |
|
Никель (N i2+) |
0,1 |
0,01 |
|
Нитраты (NO3) |
45 |
40 |
|
Ртуть (Hg2+) |
0,005 |
не допускается |
|
Свинец (Рb2+) |
0,1 |
0,1 |
|
Сероуглерод |
1 |
1 |
|
Толуол |
0,02 |
0,5 |
|
Уксусная кислота |
1,2 |
1,0 |
|
Фенол |
0,01 |
0,001 |
|
Формальдегид |
0,05 |
0,01 |
|
Хром (Сг6+) |
0,1 |
0,001 |
|
Цинк (Zn2+) |
0,1 |
0,01 |
|
Этиленгликоль |
1 |
0,25 |
Экологическая характеристика производства
|
Степень экологической опасности |
Величина экологического риска, % |
|
Безопасное |
1 и менее |
|
Относительно безопасное |
1-5 |
|
Опасное |
5-25 |
|
Особо опасное |
25-50 |
|
Чрезвычайно опасное |
более 50 |
СОДЕРЖАНИЕ
Программа курса …………………………......................................................... 3
Вопросы к практическим занятиям………………………………………….. ... 8
Вопросы к экзамену…………………………………………………………......16
Методики расчетов……………………………………………………………...17
1. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду ..17
1.1. Расчет предельно допустимого выброса загрязняющих веществ в атмосферу………………………………………………………………………..18
1.2. Расчет предельно допустимого выброса загрязняющих веществ в водную среду…………………………………………………………………….20
2. Оценка экологического риска предприятия………………………………...23
3. Методы расчета характеристик риска для здоровья……………………….24
Контрольные задания………………………………………………………….. 28
Номера заданий для контрольных работ……………………………………. ..35
Приложение……………………………………………………………………..35
PAGE 8