Практическое занятие № 6 Природные ресурсы. Защита атмосферы.

Практическое занятие № 6
Природные ресурсы.
Защита атмосферы.
Вопрос № 1
По каким критериям можно
классифицировать природные
ресурсы?
Вопрос № 2
Как можно оценить современное
состояние флоры и фауны?
Каковы основные причины утраты
биологического разнообразия?
Перечислите меры по сохранению
биоразнообразия.
Вопрос № 3
1. Как можно оценить состояние
земельных ресурсов в России?
2. Перечислите основные виды
антропогенного воздействия на почвы?
3. Назовите основные загрязнители
почвы.
4. Какими методами можно защищать
почвы?
5. Чем мелиорация отличается от
рекультивации?
Оценка исчерпаемости
природного ресурса
Задание № 1
Рассчитайте время исчерпания
приведенных в таблице ресурсов.
Сделайте выводы о последовательности
прекращения добычи ресурсов
Задание № 2
Начертите график темпа вымирания видов птиц
на Земле.
С 1700 по 1749 гг. исчезло 6 видов;
с 1750 по 1799 гг. – 10 видов;
с 1800 по 1849 гг. – 15 видов;
с 1850 по 1899 гг. – 26 видов;
с 1900 по 1949 гг. – 33 вида;
с 1950 по 2000 гг. – 37 видов.
Поясните тенденцию исчезновения видов птиц
за последние 300 лет. Какие последствия для
человека и природы имеет вымирание птиц.
Назовите основные причины вымирания птиц.
Инженерная защита ОС.
Защита атмосферы.
Вопрос № 1
Назовите основные направления инженерной
защиты ОС.
Что такое качество окружающей среды?
На какие три группы подразделяются
экологические нормативы.
Когда концентрация ЗВ в ОС будет безопасной?
Задание № 1
Распределите экологические нормативы
по элементам биосферы (А,Г,Л):
ПДК →
Атмосфера
ПДВ →
Гидросфера
ПДC →
Литосфера
Лимиты по отходам →
Вопрос № 2
1. Что такое атмосфера?
2. Какое вещество в составе
атмосферного воздуха находится в
наибольшем количестве?
3. Перечислите источники загрязнения
атмосферы.
4. Назовите 4 основных ЗВ в атмосфере.
Таблица 1. ПДК некоторых вредных веществ в
атмосферном воздухе населенных мест
Наименование
вещества
Класс
опасности
Азота диоксид NO2
ПДК, мг/м3
максимально-разовая
ПДКм.р
среднесуточная ПДКс.с
2
0,085
0,04
Азота оксид NO
3
0,4
0,06
Аммиак
4
0,2
0,04
Ацетон
3
0,35
–
Бензин
4
5,0
1,5
Ртуть
1
–
0,0003
Сажа
3
0,15
0,05
Сероводород H2S
2
0,008
–
Серы диоксид SO2
3
0,5
0,05
Углерода диоксид CO
4
5,0
3,0
Фенол
2
0,01
0,003
Формальдегид
2
0,035
0,003
Вопрос № 3
1. К каким экологическим последствиям
может привести загрязнение
атмосферы?
2. Назовите существующие методы
защиты атмосферного воздуха от
загрязнения.
3. Какие из перечисленных методов
являются самыми распространенными,
самыми экологичными?
Расчет выбросов от автомобильного
транспорта
Основная химическая реакция, протекающая в
процессе сгорания топлива, может быть
представлена следующим обобщенным
уравнением:
CхHу + (х + 0,25у)O2 → хCO2 + 0,5уH2O ,
где CxHy – условное обозначение гаммы
углеводородов, входящих в состав топлива.
Однако эта реакция не проходит полностью.
Таблица 2. Содержание вредных веществ
в отработавших газах (ОГ) ДВС
Вредное вещество ОГ
Оксид углерода
Оксиды азота в пересчете на
азот
Сернистый ангидрид
Углеводороды в пересчете на
углерод
Бенз(а)пирен
Сажа
Содержание в ОГ ДВС
Дизели
Бензиновые
0,005-0,5 об.%
0,25-10 об.%
0,004-0,5 об.%
0,01-0,8 об.%
0,003-0,05 об.%
0,01-0,5 об.%
0,27-0,3 об.%
До 10 мкг\м3
До 1,1г\м3
До 20 мкг\мЗ
До 0,4 г\мЗ
Расчет выброса i-го вредного вещества, [т]
P i = qi × l × k1 × k2 ,
где , qi, т/км – удельный выброс i-го вредного
вещества автомобилем в зависимости от типа ДВС с
учетом картерных выбросов и испарений топлива,
определяется по табл. 3;
l, км – пробег автомобилей с данным типом двигателя
за расчетный период;
k1 – коэффициент, учитывающий техническое
состояние автомобиля;
k2 – коэффициент, учитывающий возраст автомобиля.
Значения k1, k2 определяются по табл.4.
Таблица 3. Значения удельных выбросов вредных веществ
автомобильным транспортом в 1996-2000 годах, г/км
Группы
автомобилей
Грузовые,
специальные
грузовые с
бензиновыми ДВС и
работающие на
сжиженном
нефтяном газе
(пропан-бутан)
Грузовые,
специальные
грузовые дизельные
Грузовые,
специальные
грузовые работающие на сжатом
природном газе
Автобусы с
бензиновым ДВС
Автобусы
дизельные
Легковые
служебные и
стандартные
Легковые
индивидуально-го
пользования
1996
С
О
Сх Н
1997
NOx
СО
у
Сх Н
1998
NOx
СО
Сх Ну
1999
NOx
СО
Сх Ну
2000
NOx
СО
Сх Ну
NOx
у
61 13,3 8
,9
60,3 13
7,7
58,7 12,7
7,4
57,1 12,3
7,1
55,5
12
6,8
15 6,4
8,5
15
6,4
8,5
15
6,4
8,5
15
6,4
8,5
15
6,4
8,6
30 10
8
30
10
8
30
10
8
25
8
7,5
25
8
7,5
57 10,7 8
,5
15 6,4 8,5
56
10,5 7,5
54,5 10,2
7,2
53
9,9
6,8
51,5
9,6
6,4
15
6,4
15
8,5
15
6,4
8,5
15
6,4
8,5
18 2,25 2,7
,7
18,2 2,09 2,58 17,7 1,93
2,47 17,1 1,76
2,36 16,5
1,6
2
17 2,1
,9
17,4 2
5
2,4
2,3
1,6
2,19
2,6
8,5
2,5
17
6,4
1,9
16,5 1,75
5
16,1
Таблица 4. Коэффициент влияния среднего возраста автомобилей
и уровня технического состояния на выбросы вредных веществ
для различных групп заводского автомобильного транспорта
Группы автомобилей
K1
K2
оксид
углерода
углеводо
роды
углевод
ороды
оксиды
азота
1,69
1,86
0,8
1,33
1,2
1,0
Грузовые и
специальные грузовые
дизельные
1,8
2,0
1,0
1,33
1,2
1,0
Автобусы с
бензиновыми ДВС
1,69
1,86
0,8
1,32
1,2
1,0
Автобусы дизельные
1,8
2,0
1,0
1,27
1,17
1,0
Легковые служебные и
специальные
1,63
1,83
0,85
1,28
1,17
1,0
Легковые
индивидуального
пользования
1,62
1,78
0,9
1,28
1,17
1,0
Грузовые и
специальные грузовые
с бензиновыми ДВС
оксиды
оксид
азота углерода
Задача № 1
Определить величину выбросов двух
единиц автотранспорта А и В 2000 г.в.
Сравнить величину выбросов каждой из
единиц между собой.
А
Тип авто
автобус
Тип
двигателя дизель
авто
Пробег, тыс. км
80
Год выпуска
2000
В
л/а инд
бензин
180
1997
Методика расчета выбросов
движущегося автотранспорта
Среднесуточная концентрация вещества Сс.сi, мг/м3
в атмосферном воздухе района определяется по
формуле:
Cc.ci 
M itсут
Vвозд
tсут  количество минут в сутках.
Мi - суммарный выброс i-го загрязняющего вещества,
мг/мин.
Vвозд – объем воздуха, м 3.
Методика расчета выбросов
движущегося автотранспорта
При наличии регулируемого перекрестка суммарный выброс i-го
загрязняющего вещества Мi:
M i  M Li  M Пi
где MLi, г/сек – выброс i-го ЗВ автотранспортным потоком,
движущимся через фиксированное сечение
автомагистрали в обоих направлениях по всем полосам
движения,
МПi , г/сек – выброс i–го ЗВ в зоне перекрестка при
запрещающем сигнале светофора.
Выброс i - того ЗВ MLi (г/с) движущимся
автотранспортным потоком на автомагистрали (или ее
участке) с фиксированной протяженностью L (км):
k
M L ,i
M k ,i
L

M k ,i  Gk  rvk ,i

3600 i 1
(г/км) - пробеговый выброс i -гo ЗВ автомобилями k - й группы
для городских условий эксплуатации , определяемый по табл . 5;
Gk
(1/ час) - фактическая наибольшая интенсивность движения , т . е .
количество автомобилей каждой из k групп , проходящих через
фиксированное сечение выбранного участка автомагистрали в
единицу времени в обоих направлениях по всем полосам
движения;
rvk ,i
- поправочный коэффициент , учитывающий среднюю скорость
движения транспортного потока (км/час) на выбранной
автомагистрали (или ее участке), определяемый по табл . 6;
Выброс i - того ЗВ MLi (г/с) движущимся
автотранспортным потоком на автомагистрали (или ее
участке) с фиксированной протяженностью L (км):
k
M L ,i
L

M k ,i  Gk  rvk ,i

3600 i 1
L ( км ) - протяженность автомагистрали ( или ее участка ) из которого
исключена протяженность очереди автомобилей перед запрещающим
сигналом светофора и длина соответствующей зоны перекрестка (для
перекрестков , на которых проводились дополнительные
обследования).
k - количество групп автомобилей.
Таблица 5. Значения пробеговых выбросов,
Мкi, г/км для различных групп автомобилей
№ группы
автомобиле
й
CO
NOх (в
пересче
те на
NO2)
CxHy
Сажа
SO2
Формальдегид
Соединения свинца
Бенз(а)пирен
I
19,0
1,8
2,1
–
0,065
0,006
0,019
1,710–6
Iд
2,0
1,3
0,25
0,1
0,21
0,003
–
–
II
69,4
2,9
11,5
–
0,20
0,020
0,026
4,510–6
III
75,0
5,2
13,4
–
0,22
0,022
0,033
6,310–6
IV
97,6
5,3
13,4
–
0,32
0,03
0,041
6,410–6
V
8,5
7,7
6,0
0,3
1,25
0,21
–
6,510–6
VI
8,8
8,0
6,5
0,3
1,45
0,31
–
6,710–6
VII
39,0
2,6
1,3*
–
0,18
0,002
–
2,010–6
Таблица 6. Значения коэффициентов ,
учитывающих изменения количества
выбрасываемых вредных веществ в
зависимости от скорости движения
Скорость движения (V, км/час)
10
ri
15
20 25 30
1,35 1,28 1,2
1,1
1,0
35
40
45
0,88 0,75 0,63
50
0,5
60 75
0,3
80
100
0,45 0,5
0,65
Примечание: для диоксида азота значение принимается постоянным
и равным 1 до скорости 80 км/час.
Выброс i–го ЗВ в зоне перекрестка при
запрещающем сигнале светофора МПi , г/с:
n
M Пi 
PN ц  M  Пk ,iGk
k 1
t
Р, мин – продолжительность действия запрещающего сигнала
светофора, включая желтый цвет;
t – время проведения замеров,
Nц – количество циклов действия запрещающего сигнала
светофора за 5-минутный период времени;
М ПК i ҆, г/мин – удельный выброс i-гo ЗВ автомобилями k-ой группы,
находящихся в «очереди» у запрещающего сигнала светофора,
определяемый по табл. 7;
Gk– количество автомобилей k группы, находящихся в «очереди» в
зоне перекрестка в конце цикла запрещающего сигнала
светофора.
Таблица 7. Удельные значения выбросов для
автомобилей, находящихся в зоне
перекрестка , М ПК i
҆, г/мин
№ гр.
а
вт
о
СО
NOx (в
пере
счет
е на
NO2
)
CxHy
Сажа
SО2
Формал
ьдег
ид
Соедине
ния
свин
ца
Бенз ( а )
пирен
I
3,5
0,05
0,25
–
0,01
0,0008
0,0044
2,010–6
Iд
0,13
0,08
0,06
0,035
0,04
0,0008
–
–
II
6,3
0,075
1,0
–
0,02
0,0015
0,0047
4,010–6
III
18,4
0,2
2,96
–
0,028
0,006
0,0075
4,410–6
IV
16,1
0,16
2,64
–
0,03
0,012
0,0075
4,510–6
V
2,85
0,81
0,3
0,07
0,075
0,015
–
6,310–6
VI
3,07
0,7
0,41
0,09
0,09
0,020
–
6,410–6
VII
6,44
0,09
0,26*
–
0,01
0,0004
–
3,610–6
Задача № 1
Имеется участок автомагистрали длинной 100 м, на нем
расположен регулируемый пешеходный переход. Объем
воздуха вблизи участка дороги составляет примерно
100000 м3.
10 легковых автомобилей, 5 микроавтобусов, 2 грузовых
автомобилей, работающих на дизельном топливе,
проезжающих через фиксированное сечение
автомагистрали в обоих направлениях по всем полосам
движения за 5 мин. Средняя скорость движения
автотранспортного потока V = 20 км/час.
На светофоре за 5 мин работы N раз загорается
запрещающий и разрешающий сигнал, длительностью
20 сек и 40 сек соответственно. На каждый запрещающий
сигнал светофора останавливаются 3 легковых
автомобиля, 2 микроавтобуса.
Определите среднесуточную концентрацию загрязняющих
веществ (CO, NOx, SO2, CO, CxHy, сажа, формальдегид,
бенз(а)пирен) Сс.с, мг/м3 в атмосферном воздухе.
Решение представить в виде
таблицы
Выбросы
загрязня
ющих
веществ
MLi, г/с
MПi, г/с
Mi, г/с
Сс.с,
мг/м3
ПДКс.с
(ПДКм.р),
мг/м3
CO
NOх (в
пере
счет
е на
NO2)
Cx Hy
Сажа
SO2
Формаль
деги
д
Бенз(а)п
ирен
Расчет выбросов ЗВ в
атмосферу от котельной
ПДВ (г/с) нагретого вредного вещества из
трубы в атмосферу, при котором
содержание его в приземном слое не
превышает ПДК, определяется по
формуле:
ПДКм.р – максимально-разовая ПДК вредного вещества в
приземном атмосферном воздухе населенных пунктов,
мг/м3;
Сф – фоновая концентрация вредного вещества в
приземном слое атмосферы, мг/м3;
F – коэффициент, учитывающий скорость оседания
вредных веществ в атмосферном воздухе;
A − коэффициент распределения температуры воздуха,
зависящий от метеорологических условий местности и
определяющий условия вертикального и горизонтального
рассеивания вредных ЗВ в атмосференом воздухе;
Q – объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы,
м3/с;
η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние
рельефа местности;
m и n − безразмерные коэффициенты, учитывающие
условия выхода газовоздушной смеси из устья источника
выброса;
ΔТ – разность температур уходящих газов и наружного
воздуха, °С.
На практике концентрацию ЗВ в выбросах
котельных измеряют приборами и
сравнивают с расчетной максимально
допустимой концентрацией в выбросах
около устья трубы, г/м3:
Таблица 8 Значения коэффициента А
Таблица 9. ПДК, класс опасности,
коэффициенты F, m, n, для
некоторых ЗВ
Задача № 1
Определить норматив допустимых выбросов в
атмосферу при сжигании углеводородного
топлива в котельной за год для сажи.
Котельная работает без аварий в течение
отопительного сезона. Высота трубы 19,4 м.
объем газовоздушной смеси, выбрасываемой
из трубы 6,66 м3/с.
Фоновая концентрация 0,185 мг/м3. ΔТ = 333 °С.
Фактическая масса сажи, выбрасываемой в
атмосферу 2,5 г/с. Сравните ПДВ с заданным
выбросом сажи М и сделайте вывод о
возможности работы котельной.