Учебное пособие для проведения практических занятий «Охрана окружающей среды»

ТЕМА: ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ Цель занятия: ознакомиться с типами, видами и формами загрязнений атмосферы и их последствиями. Словарный диктант: атмосфера, озоновый слой, «парниковый эффект», «кислотные дожди», выбросы. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ ЗАДАНИЕ 1 Решите задачу. Рассчитайте величину концентрации вредного вещества в приземной области атмосферы, прилегающей к промышленному предприятию, расположенному на ровной местности, при выбросе из трубы нагретой газовоздушной смеси. Указания к решению задачи 1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества CM, мг/м3 при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях определяется по формуле: где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, табл. 14; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость, оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ F=l); ή – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае ровной местности ή = 1); m, n – безразмерные коэффициенты, вычисляемые согласно пункту 2. Исходные данные для решения задачи взять из таблицы 16. 2. Для определения Сm необходимо: рассчитать среднюю скорость w0, м/с выхода газовоздущной смеси из устья источника выброса значения коэффициентов m и n определить в зависимости от параметров f и vM: Коэффициент m определить в зависимости от f по формуле: коэффициент n определить в зависимости от величины vM: n = 1 при vM ≥ 2 n = 0,532vM2 – 2,13 vM + 3,13 при 0,5 ≤2 n = 4,4 vM при vM < 0,5 Расстояние от источника выброса Хm, м, на котором при неблагоприятных метеорологических, условиях достигается максимальная приземная концентрация вредных веществ определяется по формуле: Где d – безвременный коэффициент, определяемый по формулам: при vM ≤ 2 при vM < 2 3. Определить фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха. 4. Дать оценку рассчитанного уровня- загрязнения воздуха в приземном слое промышленными выбросами путем сравнения со среднесуточной и максимальной разовой предельно допустимой концентрацией (ПДК), табл. 15. 5. Концентрация загрязнителя на расстоянии х от источника выброса вычисляется по формуле: где Sx – коэффициент, зависящий от величины X/XM При При При 6. Определить фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха. 7. Дать оценку уровня загрязнения воздуха путем сравнения полученных результатов со среднесуточной и, максимальной разовой ПДК, табл. 15. Примечание: не требуется переводить данные в единую систему единиц (СИ), это уже учтено в формулах. Поэтому необходимо подставлять значения с той размерностью, которая указана в таблицах заданий. Таблица 14. – Значение коэффициента температурной стратификации местности А Регион Значение А Центр Европейской территории России: Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, Ивановская области 140 Север и Северо-запад Европейской территории России: Урал 160 Европейская территория России и Урал от 50º до 52º с.ш. (Саратовская, Воронежская, Курская, Липецкая, Белгородская, Тамбовская области) 180 Европейская территория России: районы южнее 50º с.ш. (Ростовская область, Краснодарский и ставропольский края, Калмыкия), Нижнее Поволжье, Кавказ, Азиатская территория России: Дальний Восток, Сибирь 200 Бурятия и Читинская область 250 Таблица 15. – Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов Наименование вещества Класс опасности ПДК, мг/м3 Диоксид азота NO2 2 0,085 0,04 Оксид азота NO 3 0,6 0,06 Диоксид серы SO2 3 0,5 0,06 Окись углерода CO 4 5 3 Таблица 16. – Исходные данные для решения задачи Исходные данные Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Фоновая концентрация вредного вещества в приземном воздухе Сф, мг/м3 0,02 0,9 0,01 0,01 0,01 1,5 0,01 0,01 0,03 0,6 Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, М, г/с 0,8 7,6 0,4 0,2 0,7 7,5 0,3 0,7 0,9 7,6 Объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы, Q, м3/с 2,4 2,7 3,1 3,3 2,9 2,4 2,8 2,9 3,2 2,4 Разность между температурой л выбрасываемой смеси окружающего воздуха ∆Т, °С 12 14 16 18 13 15 17 12 16 14 Высота трубы Н, м 21 23 25 22 24 21 23 24 25 21 Диаметр -устья трубы D, m 1,0 0,9 0,8 1,0 0,9 0,8 1,0 0,9 0,8 1,0 Выбрасываемые вредные вещества NO CO NO2 SO2 NO CO NO2 SO2 NO CO Расстояние от источника х1 = 100 м. Расстояние от источника х2 = 500 м. 1. Назовите основные задачи труб промышленного предприятия. 2. Каким законам подчиняется распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств промышленных выбросов? 3. Что оказывает влияние на процесс рассеивания выбросов в атмосфере? 4. Для какого слоя атмосферы производится расчет рассеивания загрязняющих веществ? На какой высоте он находится? ЗАДАНИЕ 2 Задача 2.1. В воздухе вблизи химического завода находится дихлорметан, концентрация которого составляет 12 мг/м3. На протяжении 10 лет таким воздухом дышит население, численность которого составляет 6 тыс. человек. Количество дней, в течение которых люди подвергаются канцерогенному риску, равно в среднем 300. Фактор риска при поступлении дихлорметана с воздухом равен 1,6 – 10 (мг/кг·сут)-1. Рассчитать значения индивидуального и коллективного канцерогенного рисков. С =12 мг/м3, V=20 м3/сут, Fr= 1,6·10-3 (мг/кг·сут)-1, Tр = 10 лет, f = 300 сут/год, N= 6·10 чел, Р = 70 кг, Т = 70 лет. Задача 2.2. В воздухе некоторого промышленного предприятия обнаружен бензол с концентрацией, равной 15 мкг/м . Рассчитать канцерогенный риск, которому подвергается рабочий при вдыхании бензола в течение полугода. Считается, что за рабочий день (на рабочем месте) человек вдыхает 10 м3 воздуха. Количество рабочих дней в году – 250. Фактор риска при поступлении бензола с воздухом равен 5,5·10-2 (мг/кг·сут)-1. С = 15 мкг/м3 = 0,015 мг/м3, V= 10 м3/сут, f = 250 сут/год, Tр = 0,5 года, Fr = 5,5·10-2 (мг/кг·сут)-1, Р = 70 кг, Т= 70 лет. Задача 2.3. Процесс производства в одном из цехов завода связан с поступлением в воздух пыли, содержащей никель. Измерения показали, что концентрация никеля в воздухе в 6 раз превышает значение ПДК никеля в воздухе, которое равно 0,001 мг/м3. Считается, что за рабочий день (на рабочем месте) человек вдыхает 10 м3 воздуха. Рассчитать риск, которому подвергаются люди, работающие в этом цеху в течение 3 лет. Количество рабочих дней в году – 250. Фактор риска для никеля при его поступлении с воздухом равен 0,91 (мг/кг·сут)-1. С = 6 х 0,001 мг/м3 = 0,006 мг/м3, V= 10м3/сут, f =250 сут/год, Tр = 3 года, Fr = 0,91 (мг/кг·сут)-1, Р = 70 кг, Т = 70 лет. Задача 2.4. Шестивалентный хром является достаточно сильным канцерогеном. Предположим, что содержание соединений шестивалентного хрома в воздухе равно его ПДК в воздухе и составляет 0,0015 мг/м3. Каков коллективный риск угрозы здоровью для группы людей численностью в 10 000 человек, если все они дышат таким воздухом в течение 5 лет? Фактор риска для поступления Сr 6+ с воздухом равен 42(мг/кг·сут)-1. С = 1,5·10-3 мг/м3, V=20 м3сут, f =365 сут/год, Tр = 5 лет Fr = 42 (мг/кг·сут)-1, N= 1·104чел, Р = 70 кг, Т= 70 лет. Задача 2.5. Предположим, что из-за влияния предприятия цветной металлургии содержание мышьяка в воздухе равно его ПДК в воздухе, которая составляет 0,003 мг/м3. Каков коллективный риск угрозы здоровью для группы людей численностью 10 000 человек, если все эти люди дышат таким воздухом в течение 5 лет? Фактор риска для поступления мышьяка с воздухом равен 12 (мг/кг·сут)-1. С = 3·10-3 мг/м3, V= 20 м3/сут, f = 365 сут/год, Tр = 5 лет, Fr = 12 (мг/кг·сут)-1, N = 1-104 чел, Р = 70 кг, Т= 70 лет. Указания к решению задач При решении задач, в которых рассматривается поступление канцерогена с воздухом, его среднесуточное поступление т, отнесенное к 1 кг массы тела человека, рассчитывается по формуле: где С – концентрация канцерогена в воздухе (мг/м3); V- объем воздуха, поступающего в легкие в течение суток (м3/сут (считается, что взрослый человек вдыхает 20 м3 воздуха ежесуточно); f – количество дней в году, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Тр - количество лет, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Р - средняя масса тела взрослого человека, принимая равной 70 кг; Т - усредненное время возможного воздействия канцерогена, в качестве которого принимается средняя продолжительность жизни человека, считающаяся равной 70 годам (25 550 сут). ЗАДАНИЕ 3 Задача 3.1. Рассчитайте индивидуальный риск угрозы здоровью в результате вдыхания паров ртути с концентрацией, равной 10 значениям ПДК этого элемента в воздухе. Считать, что пары ртути находятся в некотором помещении при неизменной концентрации и что человек вдыхает пары ртути в течение 12 час. ежесуточно на протяжении одного года, но на один месяц он уезжает в отпуск. Пороговая мощность дозы ртути HD при ее поступлении с воздухом составляет 8,6·10-5 мг/кг·сут. Значение ПДК ртути в воздухе составляет 0,0003 мг/м3. С=10ПДК = 0,003мг/м3, V = 10 м3/сут, Тр = 1 год, f =335 сут/год, HD = 8,6·10-5 мг/кг·сут, Р = 70 кг, Т= 10950сут. Задача 3.2. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью в результате вдыхания в течение одного года пестицида ДЦТ с концентрацией, равной 10 значениям ПДК этого вещества в воздухе. Пороговая мощность дозы ДДТ при его поступлении с воздухом составляет 5 ·10 -4 мг/кг·сут. ПДК пестицида ДДТ в воздухе равен 0,0005 мг/м3. С = 10 ПДК = 0,005 мг/м3, V = 20 м3/сут, Тр = 1 год, HD = 5 ·10 -4 мг/кг·сут, Р = 70 кг, Т = 30 лет. Задача 3.3. В атмосферном воздухе обнаружены газообразные токсиканты – ацетон, фенол и формальдегид, причем их содержание превысило принятые в Российской Федерации значения среднесуточной предельно допустимой концентрации (СПДК): у ацетона и фенола – в 2 раза, а у формальдегида – в 3 раза. Каков индивидуальный риск угрозы здоровью, если человек будет дышать таким воздухом в течение 7 лет? На протяжении каждого года воздействие токсиканта длится в среднем 330 дней. Значения пороговой мощность дозы при поступлении с воздухом составляют: у ацетона – 0,9 мг/кг·сут, у фенола – 0,004 мг/кг·сут, у формальдегида – 0,2 мг/кг·сут. Сац= 2 СПДК = 2x0,35 мг/м3 = 0,7 мг/м3, Сфен = 2 СПДК = 2x0,003 мг/м3 = 0,006 мг/м3, Сформ = 3 СПДК = 3x0,003 мг/м3 = 0,009 мг/м3, V= 20 м3/сут, f =330 сут/год, Tр = 7 лет, HD (ац) = 0,9 мг/кг·сут, HD (фен) = 0,004 мг/кг·сут, HD(форм) = 0,2 мг/кг·сут, Р = 70 кг, Т= 30 лет. Указания к решению задач При решении задач, в которых рассматривается вдыхание токсиканта, среднесуточное его поступление т, отнесенное к 1 кг массы тела человека, рассчитывается по формуле: где С – концентрация токсиканта в в воздухе, мг/м3; V - объем воздуха, поступающего в легкие, м3/сут (считается, что взрослый человек вдыхает 20 м3 воздуха ежесуточно); f – количество дней в году, в течение которых происходит воздействие токсиканта: Tp – количество лет, в течение которых происходит воздействие токсиканта; Р – средняя масса тела взрослого человека, принимаемая равной 70 кг; Т – усредненное время воздействия токсиканта (или средняя продолжительность возможного воздействия токсиканта за время жизни человека), принимаемое равным 30 годам (10 950 сут). Вышеприведенное выражение для т базируется на уже давно известной и используемой в токсикологии формуле Габера, по которой вычисляют показатель токсичности вещества Кtox. Для токсиканта, поступающего с воздухом, эта формула имеет вид: где С – концентрация токсиканта, V– объем легочной вентиляции, t – время воздействия токсиканта, Р – масса тела. Задания для самостоятельного выполнения Разберите пример (табл. 17) корреляционного анализа между значениями выбросов диоксида азота и заболеваемостью бронхиальной астмой. Используйте формулу для расчета коэффициента корреляции r: , где А и Б – коррелируемые ряды вариант; dА и dБ – отклонения вариант от средней этого ряда; ∑– знак суммы; n – количество вариант каждого ряда; М – средняя арифметическая. Для заключительного вывода необходимо руководствоваться правилами: положительные значения r демонстрирую прямой характер взаимосвязи, отрицательные – обратный; значения r от 0 до 0,3 иллюстрируют незначительную связь, от 0,3 до 0,5 – слабую, от 0,5 до 0,7 – среднюю, от 0,7 до 1,0 – сильную. В анализа рамках данного примера заполните пропуски в следующем выводе: взаимосвязь между выбросами диоксида азота и заболеваемостью бронхиальной астмой ___________________, то есть с увеличением значений выбросов заболеваемость астмой ______________________________, а при снижении значений выбросов диоксида азота – ____________________. Таблица 17. – Расчетная таблица для выявления корреляционной взаимосвязи между двумя параметрами Заболеваемость NO2 dA dБ dА2 dБ2 dАdБ А В 0 73 20 15,72 400 247,11 314,4 10 80,6 10 8,12 100 65,93 81,2 20 88,5 0 0,22 0 0,04 0 30 96,6 -10 -7,88 100 62,09 78,8 40 104,9 -20 -16,18 400 261,79 323,6 ∑= 100 ∑=443 ∑= 1000 ∑ = 636,98 ∑= 798 М= 20 М=88 √∑ dА2 * dБ2 = 798,11 r = ? Вопросы для беседы Назовите основные загрязняющие атмосферу вещества и их источники. В чем сущность и механизмы проявления «парникового эффекта»? Какие газы относятся к «парниковым»? Какие факты подтверждают наличие «парникового эффекта»? Какие факторы действуют в направлении, противоположном «парниковому эффекту»? Назовите основные источники поступления парниковых газов в атмосферу. Какие цепные реакции сопутствуют или могут сопутствовать «парниковому эффекту»? Какие проблемы связаны с озоном в приземных слоях атмосферы и в озоновом слое? Что является причинами и следствиями изменений в содержании озона? Какие атмосферные осадки относят к категории «кислых»? Какие вещества и виды деятельности человека обусловливают основной «кислотный эффект» осадков? Темы для подготовки рефератов 1. Изменение состава и параметров атмосферы. Экологические последствия загрязнений – кислотные дожди; парниковый эффект; разрушение озонового слоя. 2. Основные методы защиты атмосферы от химических примесей. Технические средства пылеулавливания, специфика и эффективность их применения. 3. Методы и системы очистки воздуха от газообразных примесей. Специфика и эффективность применения. ЗАНЯТИЕ 4

Похожие:

	Методические указания к выполнению практических занятий по дисциплине... Целью практических занятий является подтверждение и проверка теоретических положений, формирование практических умений		Практикум по дисциплине «Охрана труда» Разработала: преподаватель Настоящее учебное пособие написано с целью оказания помощи студентам в приобретении практических навыков и умений при изучении дисциплины...
	Учебное пособие для студентов-нефилологов. Одобрено методической... Учебное пособие предназначено в качестве материала для практических занятий в аудитории по курсу «Русский язык и культура речи»		Психодиагностика индивидуальных особенностей личности часть психодиагностика... Учебное пособие предназначено для его использования при проведении практических занятий по психодиагностике и дифференциальной психологии....
	Методические указания к выполнению практических занятий по дисциплине «Экология» Методика определения платы за загрязнение окружающей природной среды: Методические указания к выполнению практических занятий по...		Методическое пособие по проведению практических занятий по дисциплине... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Учебное пособие для студентов и аспирантов естественнонаучных факультетов Предлагаемое пособие содержит краткое описание основных возможностей системы matlab. Приведены примеры использования системы и задания...		Пояснительная записка Практикум является руководством для проведения... Пособие для обучающихся по специальностям: «Охрана труда», «Электробезопасность», Правила безопасности при эксплуатации электроустановок»,...
	Тема охрана окружающей среды при эксплуатации предприятия «Экологической доктриной Российской Федерации», разработанной в соответствии с Конституцией Российской Федерации, другими федеральными...		Упражнения для студентов направления подготовки Учебно-методическое пособие предназначено для закрепления теоретических знаний, полученных студентами во время лекционных занятий...