рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЗНАЧИМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЗНАЧИМЫХ ПАРАМЕТРОВ

РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЗНАЧИМЫХ ПАРАМЕТРОВ - раздел Образование, Министерство Образования И Науки Рф Гоу Впо «Московс...

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «Московский государственный университет

тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова»

Кафедра прикладной экологии

и безопасности труда

Хабарова Е.И., Роздин И.А.

Никитина С.В., Леонтьева С.В.

РАСЧЕТ И ОЦЕНКА

ЭКОЛОГО-ЗНАЧИМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Учебно-методическое пособие

Утверждено Библиотечно-издательской комиссией МИТХТ в качестве учебно-методического пособия для выполнения расчетных работ по дисциплине «Экология» для студентов, обучающихся по всем направлениям

МОСКВА 2011

ББК 28.080

УДК 577.4

Рецензент:

Рекомендовано к изданию кафедрой прикладной экологии и безопасности труда (протокол № _______ от ___________)

План изданий (поз. № _________)

Хабарова Е.И., Роздин И.А., Никитина С.В., Леонтьева С.В.

Расчет и оценка эколого-значимых параметров. Учебно-методическое пособие. – М.: МИТХТ, 2011. – 54 с.

В учебно-методическом пособии изложена методика выполнения расчетных работ при изучении дисциплины «Экология».

Студенты, в результате выполнения расчетных работ, представленных в настоящем пособии, могут получить общие представления об основных понятиях, используемых в экологии, а также ознакомиться с рекомендациями по защите окружающей среды от загрязнений.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………………………………………………………… Расчётная работа №1. СОСТАВЛЕНИЕ ПРИОРИТЕТНОГО СПИСКА ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ, ПОДЛЕЖАЩИХ КОНТРОЛЮ В АТМОСФЕРЕ………………………………………………………………... Цель работы………………………………………………………………………………………………………… Введение…………………………………………………………………………………………………………….. 1.1. Определение вредных примесей, подлежащих контролю………………………………………………….. 1.2. Составление приоритетного списка с одновременным учетом среднесуточного и максимально возможного уровней загрязнения атмосферы………………………………………………………………....... Порядок выполнения работы……………………………………………………………………………………… Задание к работе……………………………………………………………………………………………………. Вопросы для проверки……………………………………………………………………………………………... Расчетная работа №2. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД………………………………………………………………………………………………………………….. Цель работы………………………………………………………………………………………………………… Введение…………………………………………………………………………………………………………….. 2.1. Определение общесанитарного индекса качества воды (ИКВ)…………………………………………….. 2.2. Определение гидрохимического индекса загрязнения воды (ИЗВ)………………………………………... 2.3. Определение интегрального индекса экологического состояния (ИИЭС)………………………………... Порядок выполнения работы……………………………………………………………………………………… Задание к работе……………………………………………………………………………………………………. Вопросы для проверки……………………………………………………………………………………………... Расчетная работа №3. ВНЕСЕНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД ПОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ……………………………………………………………………………………................................ Цель работы………………………………………………………………………………………………………… Введение…………………………………………………………………………………………………………….. 3.1. Расчет массы осадка сточных вод для размещения на 1 га почвы без ухудшения её экологического состяния ……………………………………………................................................................................................. 3.2. Определение экономической эффективности внесения осадков сточных вод данного состава в качестве удобрения под зерновые культуры …………………………………………………………………………… Порядок выполнения работы……………………………………………………………………………………… Задание к работе……………………………………………………………………………………………………. Вопросы для проверки……………………………………………………………………………………………... Расчетная оценка №4. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ (в рамках экологической экспертизы)…………………………………………………………………………………………………… Цель работы………………………………………………………………………………………………………… Введение…………………………………………………………………………………………………………….. 4.1. Матрица Леопольда…………………………………………………………………………………………… 4.2. Сравнительный анализ………………………………………………………………………………………... Порядок выполнения работы……………………………………………………………………………………… Задание к работе……………………………………………………………………………………………………. Вопросы для проверки……………………………………………………………………………………………... ПРИЛОЖЕНИЕ А. Описание показателей, входящих в состав ИКВ…………………………………………... ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Меры природоохранной деятельности и методы улучшения качества воды……………. ПРИЛОЖЕНИЕ В. Методы моделирования. Системный анализ, в том числе экологических проблем…….. ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Краткая характеристика работы тепловой электростанции………………………………. ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Краткая характеристика работы гидроэлектростанции…………………………………… ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Краткая характеристика работы атомной электростанции………………………………. ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Алтайский край. Общие сведения………………………………………………………….. ПРИЛОЖЕНИЕ З. Общие положения, учитываемые при размещении электростанции……………………..

ПРЕДИСЛОВИЕ

Загрязнение окружающей среды – ущерб, наносимый природе, среде обитания вредными веществами, выбросами отходами.

Основные виды антропогенного загрязнения – механическое (пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твердые частицы в воде и почве), биологическое (все… Ключевые инструменты контроля за качеством окружающей среды - экологический… Кардинальные последствия антропогенного загрязнения:

Расчетная работа № 1

Составление приоритетного списка вредных примесей, подлежащих контролю в атмосфере

Цель работы

1) Определить комплексные показатели состояния загрязнения атмосферы для определенного предприятия и конкретной территории (ТПВ₁ и ТПВ_2, РПВ₁ и РПВ₂)

2) Составить вариант приоритетного списка вредных примесей, подлежащих контролю в атмосфере, используя заданный массив данных по выбросам анализируемого объекта.

Введение

Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» (№ 96-ФЗ от 04 мая 1999 г.) является законодательной базой снижения выбросов вредных веществ в атмосферу за счет планирования и осуществления государственных программ и мероприятий путем введения высокоэффективных методов очистки и перехода на малоотходные и безотходные технологии.

Вклад основных видов деятельности в суммарные выбросы вредных веществ, отходящих от стационарных источников, на промышленных предприятиях в России в 2003 г. выглядела следующим образом:

- добыча полезных ископаемых – 27,7%;

- обрабатывающие производства – 34,0%;

- производство и распределение электроэнергии, газа и воды – 22,2%;

- транспорт и связь – 12,3%;

- прочие виды экономической деятельности – 3,8%;

В России в 2008 году выбросы в атмосферу составляли 20,1 млн. т. По объемам выбросов в атмосферный воздух от стационарных источников на первом месте располагаются обрабатывающие производства (третья часть суммарного объема по России) за счет металлургического производства. Другой крупный блок источников загрязнения атмосферы образуют производства по добыче полезных ископаемых (27,7%), в первую очередь предприятия, занимающиеся добычей сырой нефти и нефтяного попутного газа. Значительные объемы выбросов в атмосферу характерны для предприятий электроэнергетики и трубопроводного транспорта.

Вместе с тем уловлено или обезврежено в 2008 г. было 16,6 млн.т. (82,7% от общего числа отходящих загрязняющих веществ от стационарных источников).

Итак, промышленные предприятия и автотранспорт выбрасывают в атмосферу тысячи наименований вредных веществ. Наиболее сложными и трудоемкими являются операции инвентаризации источников вредных воздействий, выбросов, а также расчеты норм ПДВ.

Инвентаризацию проводят с целью учета неблагоприятных воздействий поступления вредных веществ в окружающую среду, их обезвреживания и улавливания, разработки мер по снижению и ликвидации воздействий от поступления вредных веществ.

Периодичность плановых инвентаризаций – обычно 1 раз в 5 лет, но при необходимости инвентаризацию проводят чаще.

Инвентаризацию осуществляют расчетно-аналитическими методами и прямыми методами инструментальных измерений и контроля при работе оборудования в нормальном режиме.

Фактические показатели (качественные и количественные) поступления в окружающую среду вредных веществ и неблагоприятных факторов сопоставляются (расчетным путем) с нормами ПДВ. На этом основании делаются выводы о приемлемости или неприемлемости деятельности предприятия по природоохранным показателям для данных экологических и природно-климатических условий:

- разрешающее деятельность предприятия;

- разрешающее деятельность предприятия при условии проведения неотложных мероприятий;

- запрещающее деятельность предприятия.

На рис.1.1 приведена блок-схема инвентаризации поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.

Согласно этой схеме, на основании расчетов и прямых измерений на первом этапе определяется номенклатура вредных веществ, поступающих в окружающую среду в нормальном режиме функционирования.

Далее проводится расчет концентрации этих вредных веществ в соответствующих компонентах окружающей среды, при этом учитывается воздействие климатических факторов, как правило, снижающих концентрацию за счет ветропереноса, атмосферных осадков, течений и т.п.

Расчеты по составу и количеству вредных веществ

Источник поступления вредных веществ

Прямые измерения и контроль состава и количества

Номенклатура поступающих в атмосферу вредных веществ: состав, концентрация, удельный выход, суммарный годовой выход

Учет воздействия климатических факторов: ветер, температура, влажность, осадки, течения и т.д.

По сочетанию вредных веществ

По каждому вредному веществу

Расчет суммарных концентраций вредных веществ

Фоновые концентрации вредных веществ

Сопоставление с действующими нормами ПДК

Запрещение функционирования

Ограничение функционирования, природоохранные меры

Разрешение функционирования

Полученные суммарные значения концентраций сопоставляют с действующими нормами ПДК и по результатам сравнения принимают соответствующее решение о дальнейшем функционировании источников.

Рисунок 1.1 – Блок-схема алгоритма инвентаризации источников выбросов

Анализ природно-климатических факторов проводится с целью определения тенденций повышения или понижения концентраций для данной территории. Для этого используется база данных многолетних климатических наблюдений и характеристик исследуемой территории. Размеры учитываемой территории (зоны влияния) зависят от того, каков характер анализируемых выбросов.

Сопоставляя фоновые концентрации, ПДК и климатические характеристики, рассчитывают ПДВ для данной территории по списку приоритетных вредных веществ.

При превышении уровня ПДК, ПДВ ставится вопрос о мероприятиях, которые способны привести к нормам выбросы загрязняющих веществ, в том числе – о выделении необходимых ресурсов для замены или ремонта очистных сооружений, замены технологии очистных сооружений либо основной технологии производства.

Контролировать содержание всех веществ в атмосфере невозможно по экономическим причинам и целесообразности. Существуют критерии выбора вредных веществ, подлежащих контролю, и правила определения очередности организации контроля, которые основываются на составлении приоритетного списка контроля вредных веществ.

Принцип выбора веществ, включаемых в приоритетный список, основан на использовании двух комплексных показателей состояния загрязнения атмосферы[1].

Первый параметр – требуемое потребление воздуха (ТПВ, тыс.т/год/мг/м³). Это объем воздуха, необходимый для разбавления i-того вещества в количестве М_i (тыс.т/год) до уровня концентрации, равной ПДК_нм[2].

В связи с наличием двух нормативов качества атмосферного воздуха населенных мест (ПДК_сс и ПДК_мр) в Рекомендациях указаны две величины ТПВ: ТПВ₁ – среднесуточный норматив и ТПВ₂ – максимально разовый. Определяются они следующими выражениями:

ТПВ₁ = М_i / ПДК_сс (1.1)

ТПВ₂ = М_i / ПДК_мр (1.2)

Второй параметр – величина реального потребления воздуха (РПВ). Она характеризует объем воздуха, который обеспечивает разбавление выбросов i-того вещества в количестве М_i (тыс. т/год) до уровня концентрации q_i, наблюдаемой в данном месте. Используют также две величины показателя РПВ: РПВ₁, рассчитываемый с учетом среднего уровня концентрации примеси, и РПВ₂, рассчитываемый с учетом максимального уровня концентрации примеси:

РПВ₁ = М_i / q_ср (1.3)

РПВ₂ = М_i / q_макс (1.4)

Установлено, что показатель РПВ зависит от рассеивающей способности атмосферы (характеризуется специальным параметром загрязнения атмосферы (ПЗА)[3], от территории города или анализируемой зоны (L) и параметров источников выбросов в городе (анализируемой зоне).

Способ выбора примесей для контроля их содержания в атмосфере данного населенного пункта основан на сравнении соответствующих значений ТПВ и РПВ. При этом определяется, будет ли оцениваемая средняя или максимальная концентрация вредного вещества при заданных выбросах превышать соответствующие значения ПДК_сс или ПДК_мр.

Если ТПВ ³ РПВ, (1.5)

т.е. М_i / ПДК_нм_i ³ М_i / q_i, (1.6)

тогда q_i ³ ПДК_{нм i}, (1.7)

т.е. оцениваемая концентрация примеси будет равна или превысит ПДК_нм, и i-тую примесь следует включить в список веществ, которые необходимо контролировать.

Из приведенного выше ясно, что необходимо провести сравнение ТПВ₁ с РПВ₁ и ТПВ₂ с РПВ₂.

Определение вредных примесей, подлежащих контролю

С учетом среднесуточного уровня загрязнения атмосферы

Первый – графический метод, использующий номограммы М (тыс.т/год) – L (км) с семейством прямых, построенных для qi = ПДКсс с учетом параметра ПЗА… Второй – теоретический метод: упрощенный способ, используемый в случае наличия… Для решаемой в этой работе задачи L, т.е. расстояние, на котором можно ожидать наибольшего значения qi, принимается…

Порядок выполнения работы

2) Определить коэффициент рассеивания А, индивидуальный для каждой местности (п.1.1.2). 3) Выбрать РПВ2 (табл.1.1). 4) Рассчитать ТПВ1 и ТПВ2 по формулам (1.1) и (1.2). Результаты расчетов внести в табл.1.2 (графы 6 и 7).

Задание к работе

Анализируемая ситуация

Имеется градообразующее предприятие, которое выбрасывает в атмосферу вредные примеси. Контролировать содержание всех веществ в атмосфере невозможно по экономическим причинам и целесообразности, поэтому необходимо составить приоритетный список примесей, подлежащих контролю.

Исходные данные для выполнения работы приведены в табл.1.4; перечень веществ, содержащихся в воздухе жилой застройки, и градообразующее предприятие приведены в вариантах исходного списка вредных примесей.

Вариант задания соответствует номеру студента по рабочему журналу кафедры ПЭ и БТ.

Таблица 1.4 – Исходные данные

№ по журналу	№ варианта исходного списка	Месторасположение предприятия	DT, °С	Высота Н, м
		Владимирская обл. г. Ковров	< 50
		> 50
		< 50
		Урал г. Нижний Тагил	> 50
		< 50
		< 50
		Дальний Восток г. Хабаровск	< 50
		> 50
		< 50
		Бурятия Поселок городского типа Майский	< 50
		< 50
		< 50
		Тульская обл. г. Ефремов	> 50
		< 50
		< 50
		Урал г. Первоуральск	< 50
		< 50
		> 50
		г. Вологда	> 50
		< 50
		< 50
		г. Чита	< 50
		< 50
		< 50
		Тульская обл. г. Новомосковск	< 50
		< 50
		> 50
		г. Санкт-Петербург	> 50
		< 50
		> 50

Вариант исходного списка вредных примесей № 1

Градообразующее предприятие – сернокислотный комбинат

Наименование примеси	Масса выброса, тыс.т/год	ПДК_сс, мг/м³	ПДК_мр,мг/м³	Класс опасности
Азотная кислота	68,25	0,15	0,40
Акролеин	0,34	0,03	0,03
Арсин	0,87	0,003	Нет
Диоксид азота	5,16	0,04	0,085
Диоксид серы	6,32	0,05	0,50
Оксид углерода (II)	34,73	3,00	5,00
Промышленная пыль	22,52	0,15	0,50
Селеноводород	0,034	0,00005	0,0001
Серная кислота	1,28	0,10	0,30
Сероводород	1,16	0,008	0,008
Фенол	2,76	0,003	0,01
Формальдегид	0,74	0,003	0,035
Фтороводород	1,13	0,005	0,02

Вариант исходного списка вредных примесей № 2

Градообразующее предприятие – химический комбинат с производством винилхлорида

Наименование примеси	Масса выброса, тыс.т/год	ПДК_сс, мг/м³	ПДК_мр, мг/м³	Класс опасности
Аммиак	2,88	0,04	0,20
Арсин	1,02	0,003	Нет
Ацетилен	46,29		Нет	---
Винилхлорид	18,26	0,01	Нет
1, 2 – дихлорэтан	9,16	1,00	3,00
Оксид углерода (II)	2,05	3,00	5,00
Промышленная пыль	30,27	0,15	0,50
Сероводород	2,03	0,008	0,008
Фосфин	0,85	0,001	0,01
Хлор	3,45	0,03	0,10
Хлорид ртути	0,09	0,0003	Нет
Хлороводород	15,18	0,20	0,20

Вариант исходного списка вредных примесей № 3

Градообразующее предприятие – завод по производству минеральных удобрений

Наименование примеси	Масса выброса, тыс.т/год	ПДК_сс, мг/м³	ПДК_мр, мг/м³	Класс опасности
Азотная кислота	16,53	0,15	0,40
Аммиак	39,51	0,04	0,20
Аммофос	19,74	0,20	2,00
Арсин	1,87	0,003	Нет
Диоксид азота	8,54	0,04	0,085
Мочевина	16,51	0,20	Нет
Оксид азота (II)	3,54	0,04	0,06
Оксид углерода (II)	0,36	3,00	5,00
Промышленная пыль	35,43	0,15	0,50
Серная кислота	1,41	0,10	0,30
Сероводород	2,62	0,008	0,008
Фосфин	0,96	0,001	0,01
Фосфорная кислота	0,43	1,00	Нет	---

Вопросы для проверки

1) Что такое загрязнение?

2) Назовите и охарактеризуйте виды загрязнения.

3) В чем сущность оценки экологического состояния экосистем и их компонентов?

4) Что такое инвентаризация источников загрязнения?

5) Опишите последовательность проведения инвентаризации источников загрязнения.

6) Что собой представляет приоритетный список?

7) Как инвентаризация источников загрязнения связана с приоритетным списком?

8) Дайте определения ТПВ₁ и ТПВ₂?

9) От чего зависят РПВ₁ и РПВ₂?

10) Предельно допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест (ПДК_нм), предельно допустимая среднесуточная (ПДК_сс) и максимальная разовая (ПДК_мр) концентрации химического вещества в воздухе населенных мест, предельно допустимый выброс (ПДВ). Определения, единицы измерения.

Расчетная работа № 2

ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД

Цель работы

1) Определить общесанитарный индекс качества воды (ИКВ).

2) Определить гидрохимический показатель загрязнения воды (ИЗВ) токсичными металлами.

3) Определить экологическое состояние водоема с помощью интегрального индекса экологического состояния (ИИЭС).

Введение

Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, которые разделяют с учетом их биологических и физико-химических свойств. К одной группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся в ней в молекулярном или ионном состоянии. В природной воде могут присутствовать в растворенном виде различные газы (кислород, азот, диоксид углерода, сернистый газ и др.), а также растворимые соли металлов (натрия, калия, кальция, аммония, алюминия, железа, магния, марганца и др.). Другая группа примесей – те, что образуют с водой коллоидные системы и взвеси. Коллоидные системы образуются из практически нерастворимых минеральных веществ, взвеси – из биологических объектов: бактерий, вирусов, водорослей, простейших организмов и т.п.

Основными источниками антропогенного загрязнения водоемов являются промышленные и коммунальные канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм и ливневые воды.

Сброс канализационных стоков, особенно неочищенных или недостаточно очищенных, оказывает отрицательное влияние на круговорот органического вещества в водоеме, грозит опасностью инфекционных заболеваний, в первую очередь человека.

Биогены, поступающие в воду со сточными водами и смываемыми с полей удобрениями, стимулируют рост фитопланктона, водорослей. Данный процесс называют эвтрофикацией. Водоросли окрашивают воду в различные цвета, под их влиянием изменяется вкус воды, при отмирании водорослей развиваются гнилостные процессы. Бактерии, окисляющие органические вещества водорослей, потребляют кислород, приводя к его дефициту в водоеме.

Сбрасываемые стоки часто имеют кислую или щелочную реакцию, что в любом случае связано с изменением естественного рН водоема. У пресноводных рек и озер рН воды обычно 6-7. Изменение рН на единицу от оптимума приводит в большинстве случаев к стрессу и даже к гибели обитателей вод. Все «нормальные» формы жизни прекращаются при рН ниже 5 и выше 8,5. Подкисление озер и рек влияет и на сухопутных животных, так как многие птицы и звери входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах.

К одному из видов загрязнений относится тепловое загрязнение (сбросы ТЭС, АЭС, промышленных предприятий). В водоемах с повышением температуры уменьшается содержание кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие, происходит смена видового состава организмов, наблюдается бурное размножение болезнетворных микробов и вирусов.

Между тем, вода обладает свойством непрерывного самовозобновления под влиянием солнечной радиации и самоочищения. Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы:

· физические (разбавление, растворение, перемешивание),

· химические (окисление неорганических и органических веществ – для этого количество растворенного кислорода должно быть не менее 4 мг/л в любое время года),

· биологические (размножение в воде водорослей, плесневых и дрожжевых грибков, моллюсков, некоторых видов амеб).

При небольшом загрязнении вода в основном самоочищается за 3-4 суток. Отрицательное влияние на процесс самоочищения оказывает загрязнение водоема биогенными веществами (азот, фосфор), ароматическими углеводородами и нефтепродуктами. Самоочищение воды от нефти затягивается на длительное время – месяцы, а на реках с малым током – на годы.

Качество воды водных объектов оценивается по физико-химическим, биологическим и микробиологическим показателям, анализ которых позволяет установить соответствие или несоответствие рассматриваемого водоема или водотока требованиям, предъявляемым водопользователями, согласно действующим законодательным актам.

Согласно ГОСТ 17.1.1.01-77 «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения», под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта[5] совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.

Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды водоемов и водотоков в зависимости от видов водопользования. Виды водопользования на водных объектах определяются органами Министерства природных ресурсов РФ и Государственного комитета РФ по охране окружающей среды. В данной работе рассматриваются хозяйственно-питьевой и культурно-бытовой виды водопользования.

Хозяйственно-питьевое водопользование предусматривает использование воды в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности. В соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96, питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Согласно действующим нормативам требования к качеству поверхностных вод, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест.

Классификация качества и состояние водных ресурсов отражены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Классификация качества и возможности использования воды в водоемах различного вида водопользования

Классы качества вод	Качественное состояние воды	Водопользование
хозяйственно-питьевое	культурно-бытовое
	Очень чистые	Пригодна с обеззараживанием	Вполне пригодна
	Чистые	Пригодна с хлорированием	Вполне пригодна
	Умеренно загрязненные	Пригодна со стандартной очисткой	Пригодна
	Загрязненные	Пригодна только со специальной очисткой в случае технико-экономической целесообразности	Использование сомнительно
	Грязные	Непригодна	Непригодна
	Очень грязные	Непригодна	Непригодна
	Чрезвычайно грязные	Непригодна	Непригодна

Примечание – Подробный перечень методов улучшения качества и очистки воды приведен в приложении Б

В соответствии с законодательством Российской Федерации[6] гигиенические нормативы предназначены для охраны всех видов вод, используемых населением, в том числе поверхностных, подземных водоисточников и водопроводной воды. Предусматриваются следующие виды нормативов:

- предельно допустимые концентрации (ПДК); различают ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в[7]) и рыбохозяйственного назначения (ПДК_вр[8]);

- ориентировочные допустимые уровни (ОДУ[9]).

Значимость ПДК и ОДУ в системе водно-санитарного законодательства определяется тем, что:

- соблюдение этих нормативов создает благоприятные условия водопользования, обеспечивая безопасность воды для здоровья населения;

- наличие нормативов позволяет рассчитать нормы ПДС[10] и использовать их при предупредительном и текущем санитарном надзоре;

- сопоставление реальных уровней содержания веществ в воде с их ПДК или ОДУ дает возможность судить, в какой мере вредны и при каких условиях могут быть безвредными промышленные и другие загрязнения, а также оценить эффективность водоохранных мероприятий;

- гигиенические нормативы необходимы при выборе приоритетных показателей загрязнения воды;

- сертификация материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системах водоснабжения и очистке сточных вод, проводится с использованием гигиенических нормативов мигрирующих в воду веществ.

ПДК вещества в воде устанавливается:

- для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) с учетом трех показателей вредности: органолептического; общесанитарного; санитарно-токсикологического;

- для рыбохозяйственного водопользования (ПДК_вр) с учетом пяти показателей вредности: органолептического; санитарного; санитарно-токсикологического; токсикологического; рыбохозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства (цвет, запах и др.) воды, т.е. воспринимаемые органами чувств человека. Соли алюминия подслащивают воду; соли магния делают воду горькой; сульфаты кальция и магния придают воде горьковато-солевой вкус; хлорид натрия, морские соли делают воду соленой; силикат натрия и железо придают неприятный вкус; глинистые вещества делают воду коричневой, желтой; органические вещества могут сделать воду затхлой, безвкусной, она может пахнуть болотом, землей, рыбой, гнилью. Общесанитарный – определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры. Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие загрязняющих веществ на организм человека, а токсикологический – показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водные объект (водную биоту). Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу качеств промысловых рыб.

Водоем считается загрязненным в результате сброса сточных вод, если происходит изменение качества воды (выше пункта водопользования на расстоянии 1 км), которое не соответствует санитарным правилам и нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» и ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».

Согласно новым стандартам экологической безопасности в природной и питьевой воде нормируются около 100 параметров, на основании которых строится гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязненности. Наиболее часто используемыми параметрами являются:

1) Органолептические показатели: цветность; запах; мутность;

2) Микробиологические характеристики: общее микробиологическое число; бактерии и группы кишечной палочки;

3) Гидрохимические характеристики:

a) карбонатная система: величина рН; растворенный кислород; щелочность; суммарная жесткость;

b) основной солевой состав воды: хлориды; сульфаты; фториды; натрий; калий;

c) характеристики присутствия органического вещества: окисляемость перманганатная; бихроматная окисляемость (ХПК); биохимическое потребление кислорода (БПК);

d) биогенные элементы: азот (аммоний, нитраты, нитриты); фосфаты;

4) Токсичные металлы: железо, марганец, цинк, медь, свинец, кадмий, мышьяк, никель, хром, кобальт, стронций, литий;

5) Синтетические органические соединения: СПАВ, нефтепродукты.

Для характеристики содержания органического вещества используются такие количественные параметры, как величины химического и биологического потребления кислорода (ХПК и БПК), а так же содержания растворенного кислорода. Кроме того, дополнительную информацию о загрязнении природных вод органическими веществами дают такие органолептические показатели, как цветность, запах и мутность. Искусственное органическое вещество характеризуется концентрациями синтетических поверхностно активных веществ (СПАВ) и нефтяных углеводородов. Микробиологическое заражение вод оценивается по двум параметрам: общее микробиологическое число и бактериологический показатель.

Часть сточных вод предприятий сбрасывается в поверхностные водоемы после предварительной обработки, поэтому для них оценивается величина предельно допустимого сброса (ПДС) массы вещества, присутствующего в сточной жидкости. Величина ПДС должна гарантировать достижение установленных норм качества вод на расстоянии не далее, чем за 500 м от места сброса.

В последние годы для выявления экологического состояния поверхностных водоемов широко используют гидробиологические индикаторы. Поскольку единый гидробиологический показатель отсутствует, качество воды определяется набором характеристик, отражающих состояние зообентоса[11], перифитона[12], зоопланктона, фитопланктона, высших водных растений. Конкретный набор характеристик обусловлен эколого-зональным типом водного объекта, составом и объемом сточных вод, их токсичностью и требованиями, предъявляемыми к качеству воды.

Однако, в связи с развитием отраслей промышленности, использующих химические технологии (нефтепереработка, машиностроение, собственно химия, большая и малая и т.д.), и ростом использования синтетических (часто токсичных) веществ, для оценки качества воды водоемов все чаще требуются комплексные (групповые) показатели.

В данной работе рассматриваются следующие комплексные показатели для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования:

- общесанитарный индекс качества воды (ИКВ), учитывающий органолептические показатели и некоторые гидрохимические характеристики;

- гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ), учитывающий содержание токсичных металлов.

Законом Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды»[13] установлено, что «участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных», объявляются зонами чрезвычайной экологической ситуации (статья 58) и «участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны», объявляются зонами экологического бедствия (статья 59).

Экологическая обстановка может классифицироваться по возрастанию степени экологического неблагополучия следующим образом: относительно удовлетворительная; напряженная; кризисная (или зона чрезвычайной экологической ситуации); катастрофическая (или зона экологического бедствия).

Согласно ст.58 и ст.59 закона «Об охране окружающей среды», оценка степени экологического неблагополучия территорий (акваторий) проводится по признакам, приведенным в табл.2.2.

Таблица 2.2 – Признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия

Обозначение эколого-геологического состояния	Классы состояния биомов	Удовлетворительное (благоприятное) состояние среды	Условно удовлетворительное (неблагоприятное) состояние среды	Неудовлетворительное (весьма неблагоприятное) состояние среды	Катастрофическое состояние среды
Зоны нарушения биомов	Зона экологической нормы	Зона экологического риска	Зона экологического кризиса	Зона экологического бедствия
Уровни нарушения	Н	Р	К	Б
Показатели нарушения состояния экосистем по глубине их необратимости	Продуктивность и устойчивость территорий	Территории без заметного снижения продуктивности и устойчивости экосистем, её относительной стабильности	Территории с заметным снижением продуктивности и устойчивости экосистем, их нестабильным состоянием, ведущим в дальнейшем к спонтанной деградации экосистем, но ещё с обратимыми нарушениями. Требуется разумное хозяйственное использование территорий и планирование мероприятий по улучшению	Территории с сильным снижением продуктивности, потерей устойчивости и трудно обратимыми нарушениями. Необходимо выборочное хозяйственное использование территорий и планирование их глубокого улучшения	Территории с полной потерей продуктивности, практически необратимыми нарушениями экосистем, исключающими территорию из хозяйственного использования
Соответствие прямых количественных оценок эколого-геологического состояния нормативным уровням	Значение прямых критериев оценки ниже ПДК или фоновых	Значения прямых критериев оценки незначительно превышают ПДК или фон	Значения прямых критериев оценки значительно превышают ПДК или фон	Значения прямых критериев оценки в десятки раз превышают ПДК или фон

Примечание – Фоновые значения – средние естественные значения для определенных территорий

Качество среды обитания человека, в том числе окружающей природной среды, оценивается системой совокупных требований: санитарно-гигиенических, рыбохозяйственных и общеэкологических. Показателем, с помощью которого можно оценить экологическое состояние природных вод, является интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС), учитывающий наибольшее количество аспектов экологического состояния водоемов. Взаимодействие различных критериев оценки качества вод должно основываться на приоритете требований того водопользования, чьи критерии жестче. Например, если водный объект одновременно используется для питьевого и рыбохозяйственного назначения, то к оценке качества вод могут предъявляться более строгие требования (рыбохозяйственные и экологические).

Определение общесанитарного индекса качества воды (ИКВ)

В соответствии с ГОСТ 17.1.1.01-77 «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения» для характеристики воды используется комплексный показатель индекс качества воды (ИКВ) – обобщенная числовая оценка качества воды по совокупности основных показателей и видам водопользования. Общесанитарный индекс качества воды является наиболее разработанным, строится на основании экспертных процедур и рассчитывается по формуле:

приусловии∑g_i = 1(2.1)

где g_i – вес показателя, входящего в общесанитарный ИКВ; w_i – баллы (от 1 до 5), присваиваемые каждому показателю, входящему в общесанитарный ИКВ; р – показатели, входящие в общесанитарный ИКВ

Для определения общесанитарного ИКВ сначала проводится анализ проб воды, в котором устанавливаются величины показателей, затем проводится их балльная оценка с помощью табл.2.3, после чего определяется величина ИКВ по формуле (2.1).

Таблица 2.3 – Общесанитарный индекс качества воды

Показатели	Вес (g)	Балл (w)

Коли-индекс	0,18	0 – 100	101 – 1000	10³ – 10⁵	10⁵ – 10⁷	> 10⁷
Запах, баллы	0,13		1 – 2
БПК₅, мг О₂/л	0,12	< 1	1,0 – 2,0	2,1 – 4,0	4,1 – 10,0	> 10
рН	0,10	6,5 < рН £ 8,0	6,0 < рН £ 6,5 8,0 < рН £ 8,5	5,0 < рН £ 6,0 8,5 < рН £ 9,5	4,0 £ рН £ 5,0 9,5 < рН £ 10	рН < 4,0 рН > 10
Растворенный кислород, мг О₂/л	0,09	> 8	8 – 6	6 – 4	4 – 2	< 2
Цветность, град	0,09	< 20	21 – 30	31 – 40	41 – 50	> 50
Взвешенные вещества, мг/л	0,08	< 10	10 – 20	21 – 50	51 – 100	> 100
Общая минерализация, мг/л	0,08	< 500	500 – 1000	1001 – 1500	1501 – 2000	> 2000
Хлориды, мг/л	0,07	< 200	200 – 350	351 – 500	501 – 700	> 700
Сульфаты, мг/л	0,06	< 250	250 – 500	501 – 700	701 – 1000	> 1000

Примечание – Подробное описание показателей, входящих в состав общесанитарного ИКВ, приведено в приложении Б

Качественное состояние воды водных объектов в зависимости от величины ИКВ определяют по табл.2.4.

Таблица 2.4 – Классификация качества воды водоемов в зависимости от общесанитарного ИКВ

Качественное состояние воды	Значения ИКВ	Класс качества воды
Очень чистые	5,0
Чистые	4,1…4,9
Умеренно загрязненные	2,6…4,0
Загрязненные	1,6…2,5
Грязные	£ 1,5

Определение гидрохимического индекса загрязнения воды (ИЗВ)

Особенность гидрохимических показателей состоит в том, что они связаны с наличием в воде химических веществ, обычно растворенных. Они, как правило, не могут быть определены с помощью органов чувств. Поэтому нужны методы, позволяющие выявить наличие тех или иных химических веществ в воде и определить их содержание (концентрацию). Для этих целей можно использовать гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ), установленный[14] для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Гидрохимический ИЗВ является аддитивным показателем и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов и вычисляется по формуле:

(2.2)

где n – число показателей, используемых для расчета индекса; С_i – концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДК_i – предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л

При определении ИЗВ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования расчет ведут по величине ПДК_в для шести компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения (С/ПДК_в), т.е. n = 6.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяются по качеству на 7 классов, представленных в табл.2.5.

Таблица 2.5 – Классификация качества воды водоемов в зависимости от комплексного ИЗВ

Качественное состояние воды	Значения ИЗВ	Класс качества воды
Очень чистые	< 0,2
Чистые	0,2-1,0
Умеренно загрязненные	1,0-2,0
Загрязненные	2,0-4,0
Грязные	4,0-6,0
Очень грязные	6,0-10,0
Чрезвычайно грязные	> 10,0

Определение интегрального индекса экологического состояния (ИИЭС)

(2.3) где nb – количество показателей, используемых для расчета индекса; в данной…

Порядок выполнения работы

a) Определить баллы wi, присваиваемые каждому показателю, входящему в общесанитарный индекс качества воды, используя данные таблиц 2.12 и 2.3. b) Рассчитать общесанитарный ИКВ по формуле (2.1). c) Результаты расчетов представить в виде таблицы 2.8.

Задание к работе

Предпосылка: имеется некая река, которая используется по многоцелевому назначению. На различных участках реки вода используется для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Загрязнение воды может быть от недостаточно очищенных сбросов сточных различных предприятий, а также от смыва с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты. Необходимо определить экологическое состояние и пригодность водоема для указанных видов водопользования, а также предложить способы решения возникающих проблем.

Вариант задания соответствует № студента по журналу кафедры ПЭ и БТ.

В таблице 2.12 приведены значения показателей для определения величины ИКВ. В таблицах 2.13, 2.14 приведены данные химического анализа воды по содержанию в ней токсичных металлов и справочные данные для определения величины ИЗВ.

Таблица 2.12 – Данные для расчета общесанитарного индекса качества воды

№ по журналу	Показатели
Коли- индекс	Запах, баллы	БПК₅, мг О₂/л	рН	Растворенный кислород, мг/л	Цвет-ность, град	Взвешенные вещества, мг/л	Общая минерализация, мг/л	Хлориды, мг/л	Сульфаты, мг/л
1.	10⁸	1,5
2.	10⁷
3.					1888 8
4.
5.	10
6.
7.	10⁶
8.	10⁶	1,5
9.			1,5
10.			0,5
11.
12.	10⁵
13.	10⁸
14.
15.		1,5
16.
17.
18.	10⁶
19.	10⁸		1,5
20.	10⁴		0,5
21.
22.		1,5
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.		1,5	1,5
30.			0,5

Таблица 2.13 – Результаты химического анализа воды по содержанию в ней катионов токсичных металлов

№ по журналу	Концентрация С, мг/л
Al³⁺	As³⁺	Cu²⁺	Fe³⁺	Hg²⁺	Mn²⁺	Ni²⁺	Pb²⁺	Zn²⁺
	0,15	0,03	2,0	0,1	0,001	0,05	0,35	0,05	0,2
	0,03	0,02	1,0	0,2	0,001	0,07	0,16	0,70	0,1
	0,02	0,01	0,5	0,1	0,001	0,20	0,25	0,05	1,0
	0,02	0,07	0,5	0,2	0,001	0,30	0,46	0,02	2,0
	0,30	0,01	2,0	0,5	0,001	0,05	0,34	0,02	0,05
	0,02	0,10	0,2	0,1	0,001	0,05	0,33	0,02	0,5
	0,01	0,02	0,1	0,2	0,001	0,07	0,08	0,05	7,0
	0,002	0,01	0,5	0,1	0,003	0,03	0,37	0,03	2,0
	0,01	0,03	2,0	2,0	0,001	0,50	0,03	0,05	0,5
	0,02	0,02	0,1	0,1	0,001	0,05	0,05	0,02	0,5
	0,03	0,05	1,5	0,6	0,001	0,30	0,31	0,05	1,5
	0,01	0,10	1,8	0,2	0,002	0,05	0,25	0,03	1,0
	0,02	0,05	0,5	0,15	0,001	0,10	0,10	0,07	0,5
	0,01	0,02	0,1	0,3	0,001	0,03	0,48	0,02	1,0
	0,30	0,03	0,3	1,6	0,001	0,25	0,36	0,03	0,5
	0,25	0,01	0,5	0,2	0,002	0,04	0,28	0,05	0,1
	0,01	0,06	2,0	0,1	0,001	0,36	0,04	0,02	4,5
	0,02	0,09	0,1	2,0	0,001	0,08	0,17	0,03	0,2
	0,03	0,10	0,2	0,3	0,003	0,15	0,43	0,05	0,3
	0,04	0,02	2,0	0,2	0,001	0,35	0,30	0,02	2,0
	0,02	0,03	0,2	0,2	0,001	0,07	0,18	0,03	0,05
	0,01	0,02	0,1	0,15	0,001	0,03	0,27	0,05	0,5
	0,002	0,01	0,5	0,3	0,001	0,50	0,42	0,02	7,0
	0,01	0,07	2,0	1,6	0,001	0,05	0,09	0,05	2,0
	0,02	0,01	0,1	0,2	0,001	0,30	0,38	0,03	0,5
	0,03	0,10	1,5	0,5	0,001	0,05	0,40	0,07	0,5
	0,01	0,02	1,8	0,1	0,003	0,10	0,20	0,02	1,5
	0,02	0,01	0,5	2,0	0,001	0,03	0,30	0,03	1,0
	0,05	0,05	2,0	0,4	0,001	0,28	0,29	0,01	2,0
	0,07	0,06	0,1	0,7	0,001	0,17	0,25	0,04	1,5

Таблица 2.14 – Предельно допустимые концентрации и класс опасности катионов металлов в воде

Показатель	Металлы
Al³⁺	As³⁺	Cu²⁺	Fe³⁺	Hg²⁺	Mn²⁺	Ni²⁺	Pb²⁺	Zn²⁺
ПДК_в, мг/л	0,5	0,05		0,3	0,0005	0,1	0,1	0,3
Класс опасности

Вопросы для проверки

1) Как различаются примеси, загрязняющие природные воды?

2) Могут ли минеральные соли изменять вкус и цвет воды?

3) Что такое эвтрофикация?

4) К каким последствиям приводит подкисление рек и озер?

5) Что происходит при тепловом загрязнении водоемов?

6) Какие факторы самоочищения гидросферы Вам известны?

7) Какими группами показателей характеризуется качество воды водоемов?

8) Как можно использовать воду и водоемы в зависимости от их качества?

9) Какие существуют виды водопользования?

10) Что такое ПДК_в, ПДК_вр, их единица измерения?

11) Что такое ориентировочный допустимый уровень химического вещества в воде?

12) Для каких видов водопользования устанавливаются ПДК веществ в воде?

13) В чем заключаются методы обеззараживания воды, используемые для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования?

14) Перечислите методы стандартной очистки воды.

15) Перечислите методы специальной очистки воды.

16) Что такое индекс качества воды и как он рассчитывается?

17) Перечислите основные параметры, входящие в состав общесанитарного индекса качества воды, и методы их определения.

18) Дайте определение ПДС, какая единица измерения?

19) Отличие экологического бедствия от экологического кризиса.

20) Что собой представляет гидрохимический ИЗВ?

21) Чем отличается ДЭН от ПДЭН?

Расчетная работа № 3

ВНЕСЕНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД ПОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ

Цель работы

1) Рассчитать массу осадка сточных вод для размещения на 1 га почвы сельскохозяйственных угодий в качестве удобрения без ухудшения её экологического состояния.

2) Определить экономическую эффективность внесения осадков сточных вод данного состава в качестве удобрения под зерновые культуры.

Введение

Количество городских сточных вод и осадков очистных сооружений постоянно растет, вместе с этим обостряются проблемы, связанные с их рациональной, экономически эффективной и экологически безопасной утилизацией. Осадки сточных вод (ОСВ) представляют собой отдельный вид отходов, образование которого в условиях городов составляет 30-45% от общего количества отходов производства и потребления. Только в Москве на очистных сооружениях ежегодно образуются миллионы тонн осадков. Для их складирования (депонирования) заняты значительные площади, а экологически безопасная переработка и хранение требуют привлечения значительных материально-технических ресурсов.

Основные методы утилизации осадков сточных вод и их соотношение указаны на начало XXI века в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Основные методы утилизации осадков сточных вод( в%) в современных условиях.

Страна	Использование в сельск. хоз-ве	Захоронение на свалках	Сжигание	Сброс в море и др.технологии
Англия
Австрия				-
Германия
Дания
США
Италия			-
Финляндия			-
Швейцария				-
Швеция			-
Франция				-

В будущем европейские страны предполагают до минимума снизить или совсем исключить захоронение отходов на свалках. Сжигание осадков сточных вод также имеет два больших недостатка: выбросы в атмосферу при переработке 1 т отходов составляет 27 кг; количество тепловой энергии, которое затрачивается на сжигание отходов, на 30% превышает энергию, которая получается при их переработке.

Осадки сточных вод могут использоваться в качестве удобрений в сельском хозяйстве, зеленом строительстве, промышленном цветоводстве, в лесных и декоративных питомниках, для биологической рекультивации нарушенных территорий, создании искусственных ландшафтов.

В РФ производство осадков сточных вод оценивается в 2,5 млн.т сухого вещества в год. Основной метод утилизации – сохранение осадков на иловых картах[15] или захоронение. Термические методы переработки осадков практически не используются из-за высокой стоимости капитальных сооружений. В России осадки сточных вод используются в сельском хозяйстве в настоящее время приблизительно на 8%, причем с учетом международного опыта можно реально использовать не менее 30% образующихся осадков сточных вод, что в среднем составляет 1 млн.т при расчете на сухое вещество.

Одним из основных показателей, по которому определяется пригодность осадков, является содержание в них органического вещества. Для использования в сельскохозяйственной практике пригодны осадки, которые содержат более 20% органического вещества на естественную влажность (ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений»). Анализ по городам и странам показывает, что в основном осадки сточных вод содержат органического вещества заметно больше (около 50%). Соответственно, большинство осадков имеют содержание общего азота намного больше, чем предусмотрено ГОСТ. В основном, содержание общего азота в осадках 2,0-2,5%, а по нормативу – 0,6%.

Несмотря на значительные социально-экономические, почвенно-климатические различия, осадки сточных вод крупных промышленных центров достаточно сходны по содержанию основных биоэлементов. Существенные различия наблюдаются по содержанию в них тяжелых металлов, которые изменяются в широком диапазоне концентраций и отражают различное развитие промышленных отраслей.

Подходы к определению дозы внесения осадков сточных вод зависят от страны, наличия земельного фонда, целевого назначения. В настоящее время в Российской Федерации требования к осадкам сточных вод включают: агрохимические показатели осадков (табл.3.2); допустимое валовое содержание семи тяжелых металлов (ТМ) и мышьяка в осадках (табл.3.3); микробиологические и паразитологическиепоказатели осадков.

Таблица 3.2. Агрохимические показатели осадков.

Наименование показателя	Норма
Массовая доля органических веществ, % на сухое вещество, не менее
Реакция среды (рН)	5,5-8,5
Массовая доля общего азота (N), % на сухое вещество, не менее	0,6
Массовая доля общего фосфора (P₂O₅), % на сухое вещество, не менее	1,5

Таблица 3.3. Допустимое валовое содержание тяжелых металлов и мышьяка в осадках.

Металл	Концентрация, мг/кг сухого вещества (не более) для осадков группы
I группа	II группа
Цинк
Медь
Хром
Свинец
Никель
Кадмий
Мышьяк
Ртуть	7,5

Примечание: 1) При использовании в сельскохозяйственном производстве осадки по содержанию указанных металлов и мышьяка делятся на две группы: I группа более чистые осадки; II группа с содержанием тяжелых металлов в два раза большим, чем принятые для I группы.

2) При содержании любого из нормируемых элементов выше, чем указано в группе I, осадок относится к группе II.

3) В некоторых странах, кроме указанных, нормируются еще такие элементы как селен, молибден, марганец и кобальт.

Таблица 3.4. Микробиологические и паразитологические показатели осадков сточных вод.

Показатели	Нормативы
I группа	II группа
Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) экз./кг осадка фактической влажности	10⁵	10⁶
Патогенные организмы, в т.ч. сальмонеллы	отсутствие	отсутствие
Яйца гельминтов, цисты кишечных патогенных простейших экземпляров	отсутствие	отсутствие

Примечание:1) Микробиологические и паразитологическиепоказателиопасности объектов окружающей среды основаны на определении содержания возбудителей особо опасных болезней в единице массы или объема.

2) Патогенные биологические организмы, которые загрязняют осадки сточных вод и почву, представлены бактериями, вирусами, нематодами, простейшими, насекомыми и др. Они попадают в почву вместе с отходами и отбросами и сохраняют жизнеспособность в течение нескольких месяцев: стафилококки и стрептококки – 2-3 месяца, палочка брюшного тифа – 2-3 месяца, дифтерийная палочка – 1 месяц, дизентерийная палочка – 20 дней, туберкулезная – 10 месяцев. Споры возбудителей столбняка, сибирской язвы, ботулизма сохраняются в течение нескольких лет.

Осадки группы I можно вносить под все виды сельскохозяйственных культур, кроме овощных, грибов, зеленых и земляники. Осадки II группы используются при выращивании зерновых, зерно-бобовых, технических и зерно-фуражных культур. Осадки I и II групп без ограничения используются в зеленом строительстве и при рекультивации техногенно нарушенных территорий.

Исследования у нас в стране и за рубежом выявили группу позитивных и негативных факторов, которые проявляются при использовании осадков в агроценозе. (Рис 3.1)

ПОЗИТИВНЫЕ

НЕГАТИВНЫЕ

Органическое вещество

Макро- и микроэлементы питания

Высокая биологическая активность почв

Водно-физические свойства почв

Наличие ТМ

Патогены человека и животных

Несбалансирован-ный хим. состав

Антимикробная активность

Выделение СО₂

Увеличение микроб-ной биомассы

Ферментативная активность почв

ФАКТОРЫ

Рис.3.1. Позитивные и негативные факторы влияния осадков сточных вод в агроценозе

Использование осадков в качестве удобрений допускается только после их обеззараживания.(рис.3.2)

Все технологии обеззараживания осадков, согласно используемым методам, можно разделить на физические, химические и биохимические.

МЕТОДЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ОСАДКОВ

физические

химические

биохимические

· Термическая обработка · Облучение ИК-лучами · Радиационное и γ-об-лучение

· Обработка молотой негашеной известью · Обработка аммиачной водой · Обработка пестицидами · Обработка препаратом «Тиозон»

· Анаэробное и аэробное сбраживание · компостирование

Рис.3.2. Методы обеззараживания осадков сточных вод.

Экологический контроль при использовании осадков сточных вод в качестве удобрений включает анализ почвы, собственно осадков и полученной сельскохозяйственной продукции. На участках, которые предназначены для внесения осадков сточных вод, проводится агрохимическое обследование почвы по таким показателям как рН, содержание подвижных форм фосфора, калия и тяжелых металлов (фоновое содержание свинца, кадмия, никеля, меди, ртути, цинка, хрома). При содержании в почве любого из указанных элементов в концентрации большем, чем 0,8 ПДК_п[16] внесение осадков под сельскохозяйственные культуры запрещается.

Таким образом, основным условием экологически безопасного применения осадков сточных вод на удобрение является их обеззараживание и снижение концентрации тяжелых металлов. Помимо технологий, применяемых для снижения концентрации металлов на очистных сооружениях, перспективным методом является снижение доступности их в системе почва-растение-удобрение. Попадая в почву, соединения твердых металлов претерпевают значительные изменения. На их растворимость и биодоступность большое влияние оказывают как свойства почвы, так и биологические особенности возделываемых сельскохозяйственных культур.

Рекомендации Института органических удобрений (г. Владимир) по применению осадков сточных вод предусматривают по каждому из обнаруженных в обработанных осадках металлов определять величину максимально возможного контролируемого дополнительного внесения его в почву Д_в_i.

Д_в_i = (ПДК_п_i - Сф_i) · 3 · 10⁶ · К₁· К₂· К₃ , (3.1)

где ПДК_п_i – предельно допустимая концентрация металла в почве мг/кг;

Сф_i – исходное (фоновое) содержание металла в почве до внесения осадка сточных вод;

3 · 10⁶ – ориентировочная масса пахотного слоя почвы кг/га;

К₁- корректирующий коэффициент, учитывающий содержание в почве гумуса;

К₂ - корректирующий коэффициент, учитывающий гранулометрический состав почвы;

К₃ - корректирующий коэффициент, учитывающий концентрацию водородных ионов (рН). Коэффициенты К₁, К₂и К₃ представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5. Корректирующие коэффициенты.

Факторы почвы	Коэффициент
Содержание гумуса,%	К₁
0,5 – 1,0	0,6
1,0 – 2,0	0,8
2,0 – 3,0	0,9
Гранулометрический состав	К₂
песчаные и супесчаные почвы	0,7
суглинистые почвы	0,9
тяжелоглинистые почвы	1,0
рН	К₃
< 6,5	0,4
6,5 – 7,0	0,8
7 – 7,5	1,0

Установлено, что определенная часть твердых металлов достаточно прочно связывается с органическим веществом почвы, а также с органическим веществом, внесенным с осадком. Поэтому чем выше содержание гумуса в почве, тем надежнее почва будет удерживать тяжелые металлы.

Многие виды твердых металлов связаны электростатическими силами с почвообразующими минералами. Эти связи значительно слабее на почвах более легкого гранулометрического состава. С учетом этих особенностей, доза осадков сточных вод с экологических позиций может быть увеличена на глинистых почвах и снижена на песчаных.

Закрепление твердых металлов активнее происходит в нейтральных и щелочных почвах, твердые металлы удерживаются ковалентными и координационными связями на поверхности аморфных фосфатов, карбонатов и алюмосиликатов.

Расчет массы осадка сточных вод для размещения на 1 га почвы без ухудшения её экологического состояния.

Двi = (ПДКпi - Сфi) · 3 · 106 · К1 · К2 · К3 (3.1)

Определение экономической эффективности внесения осадков сточных вод данного состава в качестве удобрения под зерновые культуры.

Эуд = 0,001·Q · q · Цзерна (3.4)

Порядок выполнения работы

2) Определите корректирующие коэффициенты К1,К2,К3 по табл.3.5. пособия. 3) Определите величину максимально возможного дополнительного внесения в почву… Таблица 3.6. Величина максимально возможного дополнительного внесения в почву каждого из загрязняющих веществ, Двi…

Задание к работе

Вариант задания соответствует номеру студента по рабочему журналу кафедры ПЭ и БТ.

Таблица 3.8. Предельно допустимая концентрация тяжелых металлов и мышьяка в почве (мг/кг).

вещество	As	Hg	Cd	Ni	Pb	Cr	Cu	Zn
ПДК_п, мг/кг	2,0	2,1	3,0	4,0	32,0	6,0	3,0	23,0

Таблица 3.9. Состав осадков сточных вод некоторых населенных пунктов после очистки.

Населенный пункт	Количество осадков сточных вод, М_ОСВт/год	Содержание загрязняющих веществ в осадках сточных вод (мг/кг) на сухое вещество, Сi
As	Hg	Cd	Ni	Pb	Cr	Cu	Zn
г Москва, Курьяновская СА
г Пушкин (Санкт-Петербург)			4,5
г Новосибирск
г Владимир
г Казань
г Нижний Новгород

Таблица 3.10. Варианты задания.

№ по журналу	Населенный пункт	Факторы почвы
содержание гумуса (%)	гранулометрический состав	рН
1,7,13,19,25	г Москва, Курьяновская СА	0,7 %	суглинистые	6,3
2,8,14,20,26	г Пушкин (Санкт-Петербург)	1,5 %	суглинистые	6,7
3,9,15,21,27	г Новосибирск	2,1 %	песчаные и супесчаные	7,2
4,10,16,22,28	г Владимир	0,8 %	суглинистые	5,8
5,11,17,23,29	г Казань	1,7 %	песчаные и супесчаные	6,8
6,12,18,24,30	г Нижний Новгород	1,2 %	суглинистые	5,7

Таблица 3.11. Варианты задания.

№ по журналу	Фоновая концентрация Сф загрязняющих веществ (% от ПДК_п) в почве
As	Hg	Cd	Ni	Pb	Cr	Cu	Zn

















	0,5

Вопросы для проверки

1) Проблемы утилизации осадков очистных сооружений.

2) Особенности утилизации осадков очистных сооружений в разных странах в современных условиях.

3) Сжигание осадков сточных вод. Основные недостатки.

4) Особенности утилизации осадков сточных вод в России. Перспективы использования осадков сточных вод в сельском хозяйстве.

5) Какие показатели включают требования к осадкам сточных вод в РФ?

6) Что такое иловая карта?

7) Агрохимические показатели осадков.

8) Классификация осадков сточных вод по содержанию тяжелых металлов.

9) Применение осадков сточных вод в сельском хозяйстве. Позитивные и негативные факторы.

10)Микробиологические и паразитологические показатели осадков сточных вод. Методы обеззараживания.

11) Какие этапы включает в себя экологический контроль при использовании осадков сточных вод?

12) Предельно-допустимая концентрация вещества в почве. Определение. Единицы измерения.

13) Какие свойства почвы учитываются при расчете дополнительного максимально возможного внесения тяжелых металлов в почву?

14) Является ли экономически и эффективным использование осадков сточных вод в сельском хозяйстве? Обоснуйте свой ответ.

Расчетная работа № 4

Оценка воздействия на окружающую среду

(в рамках экологической экспертизы)

Цель работы

1) Оценить, используя матрицу Леопольда, суммарное воздействие хозяйственной деятельности на окружающую среду (регион – Алтайский край; объект рассмотрения – электростанция; предмет анализа – жизненный цикл хозяйственного объекта).

2) Провести эколого-географическое обоснование проектируемой хозяйственной деятельности заданного объекта.

3) Провести сравнительный анализ воздействия на окружающую среду трех промышленных объектов.

Введение

Экологическая экспертиза – это установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации объекта экологической экспертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую среду и связанных с ними социальных, экономических и иных последствий реализации объекта экологической экспертизы.

Экологическая экспертиза это самостоятельный вид государственного экологического контроля, она имеет превентивное (упреждающее) значение, так как совершается до начала деятельности объекта, а также выступает гарантом выполнения экологического законодательства.

Виды экологической экспертизы: государственная и общественная. Принципы экологической экспертизы сформулированы в Федеральном Законе «Об экологической экспертизе» (№174-ФЗ от 23.11.95).

Задачами проведения экологической экспертизы являются:

- определение уровня экологической опасности намечаемой хозяйственной или иной деятельности, которая может в настоящем или будущем прямо или косвенно оказать воздействие на состояние окружающей среды и здоровье населения;

- проверка соответствия будущей хозяйственной и иной деятельности требованиям природоохранного законодательства;

- определение достаточности и обоснованности, предусматриваемых проектом мер по охране природы.

Государственную экологическую экспертизу проходят проектная документация и результаты проведения оценки воздействия на окружающую среду.

Под термином оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) понимают деятельность, направленную на выявление и прогнозирование ожидаемого влияния на среду обитания, на здоровье и благосостояние людей со стороны различных мероприятий и проектов, а также на последующую интерпретацию и принятие решений о хозяйственном развитии.

При оценке воздействия технического объекта на окружающую среду используется вся совокупность частных и общих методов географических, инженерно-геологических, экологических исследований, которые дополняются математическими методами, методами моделирования процессов и т.д. При этом на первый план выступает прогнозирование.

Методы прогнозирования подразделяются на интуитивные (экспертные) и формализованные (фактографические). Экспертные оценки применяют, когда об объекте оценивания нет достоверных сведений или не известны количественные зависимости между прогнозируемыми процессами и явлениями. Экспертные оценки применяются при анализе альтернативных проектов, определении экологического риска, в том числе и по отдаленным последствиям воздействия.

Различают следующие основные взаимодополняющие методы проведения ОВОС: матричный метод (в т.ч. матрица Л.Леопольда), метод сопряженного анализа карт, система потоковых диаграмм, метод имитационного моделирования, метод экспертных групп.

Исследования по оценке воздействия на окружающую среду намечаемой хозяйственной и иной деятельности включают:

- определение характеристик намечаемой хозяйственной и иной деятельности и возможных альтернатив (в том числе отказ от деятельности);

- анализ состояния территории в рамках географического охвата ОВОС (состояние природной среды, наличие и характер антропогенной нагрузки, экологическая ситуация и т.д.);

- выявление возможных воздействий намечаемой хозяйственной и иной деятельности (вероятности возникновения риска, степени, характера, масштаба, зоны распространения воздействий, а также прогнозирование экологических и связанных с ними социальных и экономических последствий);

- оценку значимости остаточных воздействий на окружающую среду и их последствий;

- определение мероприятий, предотвращающих негативные воздействия;

- сравнение по ожидаемым экологическим и другим последствиям, рассматриваемых альтернативных вариантов;

- разработку предложений по экологическому мониторингу и контролю на всех этапах реализации намечаемой хозяйственной и иной деятельности;

- разработку рекомендаций по проведению после проектного анализа реализации намечаемой хозяйственной и иной деятельности.

Типовое содержание материалов по оценке воздействия намечаемой хозяйственной деятельности на окружающую среду приведено в Градостроительном кодексе (2007 г.)

Матрица Леопольда

Матрица была разработана доктором Луна Леопольдом и другими сотрудниками Геологической службы США (1971) и с тех пор успешно используется при… Матрица Леопольда – это контрольный список, который включает качественную… В матрице Леопольда для указания относительной значимости процессов и воздействий применяют «веса» или «интенсивность…

Порядок работы с матрицей Леопольда

1) В каждой клетке матрицы проставить интенсивность воздействия (ω) на объект воздействия (перечень воздействий и объектов, используемых в… 2) Рассчитать значимость (γ) всех воздействий по формуле: γ = 100 / n (3.1)

Основные параметры матрицы Леопольда в рамках решаемой работы

По горизонтали матрицы указываются воздействия, предусматриваемые проектом: А. Модификация режима: 1. изменение мест обитания,

Сравнительный анализ

Значение силы воздействия характеризует матрицу в целом. В дальнейшем, сравнивая значения силы воздействия матриц, относящихся к одному и тому же периоду работы хозяйственного объекта, можно оценить загрязнение окружающей среды в данный период жизненного цикла объекта (строительство, эксплуатация, ликвидация) и сделать вывод о его безопасности.

Порядок выполнения работы

2) Схематично начертить объект строительства (по индивидуальному заданию) и обозначить загрязнения, относящиеся к заданному этапу эксплуатации… 3) Заполнить матрицу Л.Леопольда и обработать результаты в соответствии с… a) проставить в каждой клетке матрицы интенсивность воздействия (ω) на объект воздействия (от 0 до 3 баллов); …

Задание к работе

Преамбула. В связи с тем, что в Алтайском крае не хватает электроэнергии (по данным статистики за последние 10-15 лет), принято решение построить электростанцию.

Цель модели. Правительственная комиссия должна решить: какую станцию (тепловую, гидро- или атомную) построить в Алтайском крае, исходя из данных, в том числе, экологической комиссии, делающей вывод при сравнении матриц Леопольда, построенных для каждой электростанции.

Параметры, от которых зависит принятие решения: воздействия и объекты воздействия.

Взаимодействия между параметрами: заполненное поле матрицы, отражающее непосредственное взаимодействие между всеми параметрами.

Время действия: три этапа работы станции:

- этап строительства – примерно 8-12 лет;

- этап введения в эксплуатацию (время, в течение которого вводятся в эксплуатацию все четыре блока электростанции) – примерно первые 10 лет после пуска первого блока – период заканчивается временем пуска четвертого блока;

- этап длительной работы – для атомной станции – это после 10 лет ввода в эксплуатацию до 30-45 лет (затем ее консервируют), для остальных – срок не ограничен, но не менее 50 лет.

Этап анализа: сравнение матриц Леопольда для разных типов станций с точки зрения их экологической безопасности.

Этап принятия решения: принимается решение о строительстве такой станции, которая наименее экологически опасна для данной местности.

При выборе типа электростанции необходимо также учесть следующее:

- К работе электростанции не имеет отношение работа по добыче топлива.

- Строительство теплотрасс сопровождается изъятием территорий и изменением термического режима грунтов.

- Возведение линий электропередач и строительство электроподстанций сопряжено с изъятием территорий, вырубкой лесов, возникновением шума, образованием зон повышенной напряженности электромагнитных полей и появлением в почве блуждающих токов.

- Под строительство любой электростанции отчуждается (навсегда) определенное количество земли.

Студент получает индивидуальное (или групповое) задание, номер которого соответствует номеру студента в списке по рабочему журналу кафедры ПЭ и БТ (табл.4.2). При выполнении работы используются принципы системного анализа (приложение В).

Таблица 4.2 –Задание к работе

№ по журналу	Вариант	Тип хозяйственного объекта	Этап жизненного цикла хозяйственного объекта
ТЭС	ГЭС	АЭС	строительство	ввод в эксплуатацию	долговременная эксплуатация
1, 10, 19		Ú			Ú
2, 11, 20		Ú				Ú
3, 12, 21		Ú					Ú
4, 13, 22			Ú		Ú
5, 14, 23			Ú			Ú
6, 15, 24			Ú				Ú
7, 16, 25				Ú	Ú
8, 17, 26				Ú		Ú
9, 18, 27				Ú			Ú

Вопросы для проверки

1) Что подразумевается под экологической экспертизой?

2) Что такое ОВОС?

3) Какие задачи решаются в процессе проведения ОВОС?

4) Какие природоохранные направления должны быть включены в раздел «Охрана окружающей среды» проектной документации?

5) Какие задачи решаются в процессе проведения экологической экспертизы?

6) Какая хозяйственная деятельность может быть запрещена в соответствии с Законом «Об экологической экспертизе»?

7) Перечислите типы моделей, используемых для интерпретации наших представлений о различных процессах.

8) Из каких этапов складывается системный анализ экологических проблем?

9) Какие воздействия хозяйственного объекта на окружающую природную среду предусматриваются матрицей Леопольда?

10) Какие «объекты» окружающей природной среды и антропогенные воздействия учитываются матрицей Леопольда?

11) Как рассчитывается матрица Леопольда?

12) Какие аспекты природной среды и хозяйственной деятельности отражаются в географической справке?

13) Какими достоинствами и недостатками характеризуются тепловые электростанции?

14) Какие достоинства и недостатки присущи гидроэлектростанциям?

15) Какими достоинствами и недостатками отличаются атомные электростанции?

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Описание показателей, входящих в состав ИКВ

Так как при построении общесанитарного ИКВ основное внимание уделено санитарно-гигиенической оценке водоема, наибольший вес (значимость) имеет… Запах – типичный органолептический показатель (инструментом его определения… Показатель БПК – биологическое (или биохимическое) потребление кислорода, т.е. израсходованное количество О2 за…

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Меры природоохранной деятельности

И методы улучшения качества воды

Некоторые проблемы гидросферы и мероприятия по их минимизации или ликвидации отражены в табл.В.1. Таблица Б.1 – Проблемы экологического характера и возможные пути их решения № Проблема …

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Методы моделирования. Системный анализ, в том числе экологических проблем

1) постановка задачи; 2) анализ полученных данных; 3) планирование мероприятий или принятие решений.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Краткая характеристика работы тепловой электростанции

ТЭС – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива (рис.Д.1).

Различают тепловые паротурбинные электростанции (ТПЭС), газотурбинные (ГТЭС) и парогазовые (ПГЭС). Подробнее остановимся на ТПЭС.

Рис.Д.1 Схема ТЭС

На ТПЭС тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращение ротор паровой турбины, соединённый с ротором электрического генератора. В качестве топлива на таких ТЭС используют уголь, мазут, природный газ, лигнит (бурый уголь), торф, сланцы. Их КПД достигает 40%, мощность – 3 ГВт. ТПЭС, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называют конденсационными электростанциями (официальное название в РФ – Государственная районная электрическая станция, или ГРЭС). На ГРЭС вырабатывается около 2/3 электроэнергии, производимой на ТЭС.

ТПЭС оснащенные теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ); ими вырабатывается около 1/3 электроэнергии, производимой на ТЭС.

Известны четыре типа угля. В порядке роста содержания углерода, а тем самым и теплотворной способности эти типы располагаются следующим образом: торф, бурый уголь, битуминозный (жирный) уголь или каменный уголь и антрацит. В работе ТЭС используют в основном первые два вида.

Уголь не является химически чистым углеродом, также в нем содержится неорганический материал (в буром угле углерода до 40%), который остается после сгорания угля в виде золы. В угле может содержаться сера, иногда в составе сульфида железа, а иногда в составе органических компонентов угля. В угле обычно присутствуют мышьяк, селен, а также радиоактивные элементы. Фактически уголь оказывается самым грязным из всех видов ископаемого топлива.

При сжигании угля образуются диоксид углерода, оксид углерода, а также в больших количествах оксиды серы, взвешенные частицы и оксиды азота. Оксиды серы повреждают деревья, различные материалы и оказывают вредное влияние на людей.

Частицы, выбрасываемые в атмосферу при сжигании угля на электростанциях, называются «летучей золой». Выбросы золы строго контролируются. Реально попадает в атмосферу около 10% взвешенных частиц.

Работающая на угле электростанция мощностью 1000 МВт сжигает 4-5 млн. т угля в год.

Поскольку в Алтайском крае отсутствует добыча угля, то будем считать, что его привозят из других регионов, и для этого прокладывают дороги, тем самым, изменяя природный ландшафт.

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Краткая характеристика работы гидроэлектростанции

Напор ГЭС создается концентрацией падения воды реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в … По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные,…

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

Краткая характеристика работы атомной электростанции

Для преобразования энергии деления ядра в энергию водяного пара используются установки различных типов, которые получили название ядерных… Оксид урана в составе специальных конструкций помещают в замедлитель -… Для переноса энергии (другим словом - тепла) от активной зоны к турбине используют теплоноситель - воду, жидкий металл…

РБМК

РБМК является источником электроэнергии мощностью 1000 МВт, что отражает запись РБМК-1000.Реактор размещается в железобетонной шахте на специальной опорной конструкции. Вокруг него, сверху и снизу расположена биологическая защита (защита от ионизирующего излучения). Активную зону реактора заполняет графитовая кладка (то есть определенным образом сложенные блоки графита размером 25x25x50 см) цилиндрической формы. По всей высоте сделаны вертикальные отверстия (рис. Ж.2.). В них помещают металлические трубы, называемые каналами (отсюда название «канальный»). В каналы устанавливают либо конструкции с топливом (ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент), либо стержни для управления реактором. Первые называются топливными каналами, вторые - каналами управления и защиты. Каждый канал является самостоятельной герметичной конструкцией. Управление реактором осуществляется погружением в канал стержней, поглощающих нейтроны (для этой цели используются такие материалы, как кадмий, бор, европий). Чем глубже такой стержень входит в активную зону, тем больше нейтронов поглощается, следовательно, число делящихся ядер уменьшается, энерговыделение падает. Совокупность соответствующих механизмов называется системой управления и защиты (СУЗ).

Рис.Ж.2. Схема РБМК.

К каждому топливному каналу снизу подводится вода, которая подается в реактор специальным мощным насосом, - он называется главный циркуляционный насос (ГЦН). Омывая ТВС, вода вскипает, и на выходе из канала образуется пароводяная смесь. Она поступает в барабан-сепаратор (БС) - аппарат, позволяющий отделить (сепарировать) сухой пар от воды. Отделенная вода направляется главным циркуляционным насосом обратно в реактор, замыкая тем самым контур «реактор - барабан-сепаратор - ГНЦ - реактор». Он называется контуром многократной принудительной циркуляции (КМПЦ). Таких контуров в РБМК два.

Количество оксида урана, необходимого для работы РБМК, составляет около 200 тонн (при их использовании выделяется такая же энергия, как при сжигании порядка 5 миллионов тонн угля). Топливо «работает» в реакторе 3-5 лет.

Теплоноситель находится в замкнутом контуре, изолированном от внешней среды, исключая сколь-либо значимое радиационное загрязнение. Это подтверждается исследованиями радиационной обстановки вокруг АЭС как самими службами станций, так и контролирующими органами, экологами, международными организациями

Охлаждающая вода поступает из водоема около станции. При этом забираемая вода имеет естественную температуру, а поступающая обратно в водоем - примерно на 10°С выше. Существуют строгие нормативы по температуре нагрева, которые дополнительно ужесточаются с учетом местных экосистем, но так называемое «тепловое загрязнение» водоема является, вероятно, самым значимым экологическим ущербом от атомных электростанций. Этот недостаток не является принципиальным и непреодолимым. Чтобы избежать его, наряду с водоемами-охладителями (или вместо них) используются градирни. Они представляют собой огромные сооружения в виде конических труб большого диаметра. Охлаждающая вода, после нагрева в конденсаторе, подается в многочисленные трубки, расположенные внутри градирни. Эти трубки имеют небольшие отверстия, через которые вода вытекает, образуя внутри градирни «гигантский душ». Падающая вода охлаждается за счет атмосферного воздуха и собирается под градирней в бассейне, откуда забирается для охлаждения конденсатора. Над градирней в результате испарения воды образуется белое облако.

Радиоактивные выбросы АЭС на 1-2 порядка ниже предельно допустимых (то есть приемлемо безопасных) значений, а концентрация радионуклидов в районах расположения АЭС в миллионы раз меньше ПДК и в десятки тысяч раз меньше природного уровня радиоактивности.

Радионуклиды, поступающие в ОС при работе АЭС, представляют собой в основном продукты деления. Основную часть из них составляют инертные радиоактивные газы (ИРГ), которые имеют малые периоды полураспада и потому не оказывают ощутимого воздействия на окружающую среду (они распадаются раньше, чем успевают воздействовать). Кроме продуктов деления некоторую часть выбросов составляют продукты активации (радионуклиды, образовавшиеся из стабильных атомов под действием нейтронов). Значимыми с точки зрения радиационного воздействия являются долгоживущие радионуклиды (ДЖН, основные дозообразующие радионуклиды - цезий-137, стронций-90, хром-51, марганец-54, кобальт-60) и радиоизотопы йода (в основном йод-131). При этом их доля в выбросах АЭС крайне незначительна и составляет тысячные доли процента.

По итогам 1999 года выбросы радионуклидов на АЭС по инертным радиоактивным газам не превышали 2,8% допустимых значений для уран-графитовых реакторов и 0,3% - для ВВЭР и БН. По долгоживущим радионуклидам выбросы не превышали 1,5% допустимых выбросов для уран-графитовых реакторов и 0,3% - для ВВЭР и БН, по йоду-131, соответственно, 1,6% и 0,4%.

Важным аргументом в пользу ядерной энергетики является компактность топлива. Округленные оценки таковы: из 1 кг дров можно произвести 1 кВт-ч электроэнергии, из 1 кг угля - 3 кВт-ч, из 1 кг нефти - 4 кВт-ч, из 1 кг ядерного топлива (низкообогащенного урана) -300 000 кВт-ч.

Атомный энергоблок мощностью 1 ГВт потребляет примерно 30 тонн низкообогащенного урана в год (то есть примерно один вагон в год).Для обеспечения года работы такой же по мощности угольной электростанции необходимо около 3 миллионов тонн угля (то есть около пяти железнодорожных составов в день).

Выбросы долгоживущих радионуклидов угольной или мазутной электростанций всреднем в 20-50 (а по некоторым оценкам в 100) раз выше, чем АЭС такой же мощности.

Уголь идругие ископаемые виды топлива содержат калий-40, уран-238, торий-232, удельная активность каждого из которых составляет от нескольких единиц до нескольких сотен Бк/кг (и, соответственно, такие члены их радиоактивных рядов, как радий-226, радий-228, свинец-210, полоний-210, радон-222 и другие радионуклиды). Изолированные от биосферы в толще земной породы, при сжигании угля, нефти и газа они освобождаются и выбрасываются в атмосферу. Причем это в основном наиболее опасные с точки зрения внутреннего облучения альфа-активные нуклиды. И хоть природная радиоактивность угля, как правило, относительно невысока, количество сжигаемого топлива на единицу произведенной энергии колоссально.

В результате дозы облучения населения, проживающего вблизи угольной электростанции (при степени очистки дымовых выбросов на уровне 98-99%) больше, чем дозы облучения населения вблизи АЭС в 3-5 раз.

Кроме выбросов в атмосферу необходимо учитывать, что в местах концентрирования отходов угольных станций наблюдается значительное повышение радиационного фона, которое может приводить к дозам, превышающим, предельно допустимые. Часть естественной активности угля концентрируется в золе, которая на электростанциях накапливается в огромных количествах. При этом в пробах золы Канско-Ачинского месторождения отмечаются уровни более 400 Бк/кг. Радиоактивность летучей золы донбасского каменного угля превышает 1000 Бк/кг. И эти отходы никак не изолированы от окружающей среды. Производство ГВт-года электроэнергии за счет сжигания угля приводит к попаданию в окружающую среду сотен ГБк активности (в основном альфа).

Такие понятия, как «радиационное качество нефти и газа», стали привлекать серьезное внимание сравнительно недавно, тогда как содержание природных радионуклидов в них (радия, тория и других) могут достигать значительных величин. Например, объемная активность радона-222 в природном газе в среднем от 300 до 20 000 Бк/м³ при максимальных значениях до 30 000-50 000. И таких кубометров Россия добывает в год почти 600 миллиардов.

Следует все же отметить, что радиоактивные выбросы как АЭС, так и ТЭС, не приводят к заметным последствиям для здоровья населения. Даже для угольных станций - это третьестепенный экологический фактор, который по значимости существенно ниже других: химических и аэрозольных выбросов, отходов и проч.

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

Алтайский край. Общие сведения

Алтайский край (А.к.) расположен на юге Западной Сибири, в бассейне верхнего течения Оби и её истоков – Бии и Катуни. Охватывает почти весь Алтай, западные склоны Салаира и примыкающие к ним равнинные и предгорные территории – Степной Алтай. Граничит на юго-востоке с Монголией и Китаем. В состав края входит Горно-Алтайская автономная область. Центр – г.Барнаул.

Природа. Территория А.к. делится на две неравные части – равнинную и горную. Северо-западная часть территории, занимающая 3/5 всей площади, – юго-восточная окраина Западно-Сибирской равнины. Наиболее крупные её части – Кулундинская степь и Приобское плато на левобережье Оби, предгорья и склоны Салаирского кряжа – на правобережье. Почти 9/10 территории А.к. орошается реками бассейна Оби и её истоков – Бии и Катуни, остальные реки принадлежат бессточному бассейну Кулундинской степи. В равнинной части края все крупные реки транзитные, берут начало в горах Алтая. Гидрографическая сеть равнины редкая; мелкие реки, начинающиеся в пределах равнины, мелководны, с медленным течением. Крупнейшие озёра на равнине – Кулундинское, Кучукское и Михайловские, в горах – Телецкое.

Климат. В равнинной части климат умеренный, резко континентальный с продолжительной холодной и малоснежной зимой, с жарким и часто засушливым летом. Климат горной части характеризуется большой неравномерностью, горы получают значительно больше осадков.

Почвы. Зональными для равнинной части края являются чернозёмные почвы; широко развиты главным образом в западной части края засоленные почвы солонцово-солончакового ряда.

Растительность. Почти 1/3 территории края покрыта лесом. Равнинную часть занимают зоны степи и лесостепи. Степная растительность почти не сохранилась, большая часть территории распахана. Сохранились сосновые боры и берёзовые колки; во многих местах – полезащитные лесные полосы. Склоны гор заняты лесами из лиственницы, сибирской пихты и сибирской кедровой сосны. Растительность долин и межгорных котловин меняется от полупустынь Юго-восточного Алтая до красочных луговых степей в районах предгорий. В горах за пределом верхней границы распространения лесов располагается пояс альпийских и субальпийских лугов и высокогорных тундр.

Животный мир. В степях обильны грызуны, из хищников – волк, лисица, степной хорёк; из птиц – степные жаворонки и кулики, дрофа[25], стрепет³⁷, степной орёл³⁷. По долинам рек – водоплавающая птица. В горах лось, марал, горные козлы и бараны. В юго-восточной части А.к. расположен Алтайский заповедник.

Природные районы: 1) Кулундинская степь; 2) Приобское плато; 3) долина Оби – современная и древняя долина верхнего течения Оби с широкими надпойменными и пойменными террасами; 4) Бийско-Чумышская лесостепь; 5) предгорья Алтая – лесостепь с мягким холмистым рельефом; 6) предгорья Салаира – лесостепь на западном склоне Салаирского кряжа; 7) Алтай – наиболее возвышенная часть края.

В А.к. имеются курорты, в их числе: бальнеологический курорт с радиоактивными источниками Белокуриха – в предгорьях Алтая; горноклиматический курорт Чемал для больных туберкулёзом; климатический курорт Лебяжье.

Промышленность. Энергетика базируется на угле Кузбасса и частично на гидроэнергии, получаемой от Усть-Каменогорской (Казахстан) и Новосибирской ГЭС. Добываются нерудные стройматериалы (камень, цементное сырьё, известь, песчано-гравийная смесь, песок), золото, ртуть, цветные и редкие металлы, поделочные цветные камни. Важное значение имеет добыча поваренной, глауберовой солей и соды в озёрах Кулунды. Древесина, заготовляемая на западных склонах Салаира, в северо-восточных предгорьях Алтая и отчасти в сосновых массивах правобережья Оби, сплавляется по рекам к железной дороге (Барнаул, Бийск, Тальменка). Производится также сбор живицы и переработка её на пихтовое и терпентинное масла, канифоль и скипидар.

Внутренние различия. 1) Предалтайская лесостепь – наиболее заселённая часть края с главными промышленными центрами (Барнаул, Бийск, Новоалтайск, Рубцовск), важнейший район зернового хозяйства и животноводства, пригородного сельского хозяйства. 2) Кулундинская степь – крупное земледелие (пшеница), мясомолочное животноводство, маслоделие, тонкорунное овцеводство, посевы подсолнечника; химическая и пищевая промышленность, добыча и переработка озёрных солей. 3) Горно-Алтайская АО – животноводство с очагами земледелия, охотничий промысел, пантовое звероводство, горнодобывающая промышленность.

ПРИЛОЖЕНИЕ З

Общие положения, учитываемые при размещении электростанций

2) При выборе места расположения электростанции необходимо учитывать следующее: a) тепловая электростанция будет работать на Кузбасском угле (бурый уголь).… b) атомную станцию строят в сейсмически не опасном месте. Горная система Алтай имеет (по расчетам) максимальную…

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Используемые теги: Расчет, Оценка, эколого-значимых, параметров0.082

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЗНАЧИМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Оценка достоинств и недостатков высшего образования в Российской Федерации. Перспективы и сложности медицинского образования. Оценка достоинств и недостатков подготовки в ММА им. И.М.Сеченова.
К примеру, законом устанавливаются приоритетность области образования Гл.1,Ст.1 принципы государственная политики в области образования Гл1,Ст.2 1… Защита и развитие системой образования национальных культур, региональных… Автономность образовательных учреждений. задачи законодательства Российской Федерации в области образования 1…

Порядок проведения оценки собственности. Оценка автомобиля
Приложение №2. Фотографии объекта оценки. Приложение №3. Копии документов представленных заказчиком. Приложение №4. Копия лицензии на осуществление… Дата определения стоимости: 21 апреля 2006 года. Дата осмотра: 21 апреля 2006… Оценка объекта произведена на основании: - анализа технической документации; - непосредственного осмотра…

Расчет искусственного освещения производственных помещений. Расследование несчастных случаев на производстве. Количественная оценка взрывоопасности и пожароопасности
На сайте allrefs.net читайте: " Расчет искусственного освещения производственных помещений. Расследование несчастных случаев на производстве. Количественная оценка взрывоопасности и пожароопасности"

Расчет параметров ступенчатого p-n перехода
Исходные данные для расчета приведены в таблице 1. Таблица 1. Наименование параметра Единицы измерения. Условное обозначение Значение в единицах… Наибольший интерес представляет контакт полупроводника с полупроводником. Этот интерес вызван следующими двумя обстоятельствами.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ
Рассчитать требуемое значение полосы примника при использовании сложного сигнала. 7. Рассчитать требуемое отношение мощности сигнала к мощности… Содержание 1. Введение 2. Расчтная часть 1. Распределение ошибки передачи… Основная задача курсовой работы закрепление навыков расчта характеристик системы передачи непрерывных сообщений…

Гражданская Оборона. Расчет параметров ядерного взрыва
Цель данной практической работы состоит в том, чтобы обучить студентов способам расчта поражающих факторов ядерного взрыва и дать предложение по… Раздел I Ударная волна Произведм расчт избыточного давления во фронте ударной… Раздел III Проникающая радиация Расчитаем колличественные параметры проникающей радиации - поток нейтронов 7,51022 Фн…

Понятие о статистической оценке параметров
Проблемы статистических выводов традиционно делятся на проблемы оценивания и... В общем виде задача оценки параметров формулируется следующим образом...

Технико-эксплуатационные расчеты оценки деятельности предприятия автотранспорта
Задачами курсовой работы являются: - приобретение практических навыков расчета технико-эксплуатационных и технико-экономических показателей… Представлены основные методические положения, формулы и формы для расчета… Объектом исследования в курсовой работе является автомобильный транспорт. Предметом исследования является организация…

Расчет параметров ядерного взрыва
Цель данной практической работы состоит в том, чтобы обучить студентов способам расчёта поражающих факторов ядерного взрыва и дать предложение по… Раздел I Ударная волна Произведём расчёт избыточного давления во фронте… В радиоэлектронных устройствах возможны обратимые изменения.

Курсовая работа по дисциплине Практика оценки стоимости недвижимости на тему Оценка рыночной стоимости двухкомнатной квартиры
Курсовая работа по дисциплине... Практика оценки стоимости недвижимости на тему...

0.039

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?

Подпишитесь на Нашу рассылку

Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail

Новости и инфо для студентов

Свежие новости
Актуальные обзоры событий
Студенческая жизнь

Соответствующий теме материал

Похожее
По категориям
По работам

Структура и формирование исходных данных, необходимых для расчета параметров технологических схем Часть исходной информации из табл. 1строки 2.24 без 6, а именно данные по ближайшей или усредннной геологоразведочной скважине необходимо… При отсутствии данных натурных наблюдений и исследований или горной… При отсутствии экспериментальных исследований модули упругости отдельных слов рассчитывают по формулам 28-32. Когда…
Методические указания по выполнению курсовой работы Расчет скорости охлаждения металла при сварке и оценка его склонности к образованию холодных трещин в сварном соединении Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования... Ижевский государственный технический университет... имени М Т Калашникова...
Метод расчета износа при оценке стоимости транспортных средств Обязательность использования при оценке всех возможных подходов законодательно закреплены в Федеральных стандартах оценки, использование которых… В статье [1] высказывалась мысль, что методы расчета износа для целей… С одной стороны это дань традиции, с другой сознание того, что определение изно-са по составляющим упрощает процесс…
Оценка теплового режима ИМС. Расчет надежности полупроводниковых ИМС по внезапным отказам Пленочная коммутация ИМС благодаря малому электрическому сопротивлению и высокой теплопроводности металлических пленок способствует отводу теплоты… Удельная мощность рассеяния (Р0, Вт/°С) — плотность теплового потока от…
Основные параметры помехоустойчивого кодирования. Основные параметры помехоустойчивых кодов Закодированные цифровые сообщения всегда содержат дополнительные, или избыточные, символы. Эти символы используют для того, чтобы подчеркнуть… Для понимания процесса кодирования полезно рассмотреть каждое из этих свойств… Кроме того, вероятность, что мы окажемся правы, возрастает с увеличением длины блока. При увеличении длины блока доля…