Учебное пособие для проведения практических занятий «Охрана окружающей среды»

ТЕМА: ЗАГРЯЗНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ГИДРОСФЕРЫ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ Цель занятия: ознакомиться с типами, видами и формами загрязнений компонентов гидросферы и их последствиями. Словарный диктант: гидросфера, , ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ ЗАДАНИЕ 1 Заполните таблицу 18. Сделайте вывод. Таблица 18. – Основные загрязняющие воды вещества и их источники № п/п Загрязняющее вещество, элемент или агент загрязнения Основные источники загрязнения Важнейшие следствия загрязнения 1. Азот, фосфор и другие биогенные элементы и их соединения, органические вещества 2. Взвешенные частицы (повышение мутности) 3. Пестициды и другие ядовитые вещества 4. Мусор и другие твердые отходы 5. Нефть и нефтепродукты 6. Тяжелые металлы и их соединения 7. Тепловое загрязнение ЗАДАНИЕ 2 Задача 2.1. Рассчитать индивидуальный и коллективный риски угрозы здоровью для следующих условий. Содержание диоксинов в питьевой воде равно 10 ПДК этих веществ в воде, ПДК составляет 2·10-8 мг/л. Время потребления такой воды группой в 1000 человек – 5 лет. Средняя частота потребления – 300 дней в год. Фактор риска при поступлении диоксинов с водой равен 1,6·105 (мг/кг·сут)-1. С = 10 ПДК = 2·10-7мг/л, v = 2 л/сут, f = 300 сут/год, FT = 1,6·105 (мг/кг·сут)-1, Tр = 5 лет, N= 103 чел, Р = 70 кг, Т= 70 лет. Задача 2.2. Рассчитать риск в виде количества дополнительных случаев онкологических заболеваний среди жителей поселка с населением в 10 тыс. человек в результате потребления воды с содержанием канцерогена – трихлорэтилена, равным 25 мкг/л. Такая вода потребляется в течение 30 лет, причем в течение каждого года она потребляется в среднем в течение 300 дней. Фактор риска в данном случае равен 0,4 (мг/кг·сут)-1. С = 25 мкг/л = 2,5·10-2 мг/л, v = 2 л/сут, f = 300 сут/год, Тр = 30 лет, Fr = 0,4 (мг/кг·сут)-1, N =104 чел, Р = 70 кг, Т = 70 лет. Задача 2.3. Рассчитать индивидуальный риск, обусловленный комбинированным действием двух канцерогенов, содержащихся в питьевой воде. В воде находится винилхлорид с концентрацией, равной 0.3 мг/л (его фактор риска при поступлении с водой составляет 1,9 (мг/кг·сут)-1), и мышьяк с концентрацией, равной его ПДК в питьевой воде (0,05 мг/л). Фактор риска при поступлении мышьяка с водой равен 1,75 (мг/кг·сут)-1. Такая вода потребляется в течение 3 лет, причем в течение каждого года она потребляется в среднем в течение 300 дней. Винилхлорид: С1 = 0,3 мг/л, Fr(1) =1,9 (мг/кг·сут)-1, Мышьяк: С2 = 0,05 мг/л, fr(2) = 1,75 (мг/кг·сут)-1, f = 300 сут/год, Tр = 3 года, v = 2 л/сут, Р = 70 кг, Т= 70 лет. Задача 2.4. В Российской Федерации значение ПДК бензо(а)пирена в поверхностных водах принято равным 5 нг/л, а значение ПДК (среднесуточной) бензо(а)пирена в воздухе населенных мест – 1 нг/м3. Предположим, что содержание этого канцерогена как в воде, так и в воздухе некоторого населенного пункта превысило значения соответствующих ПДК в 3 раза. Каков суммарный коллективный риск угрозы здоровью для группы людей численностью 100 000 человек, если все эти люди пьют такую воду и дышат таким воздухом в течение 3 лет? В течение каждого года канцероген действует в среднем 330 дней. Фактор риска для поступления бензо(а)пирена с водой и воздухом одинаков и равен 7,3(мг/кг·сут)-1. Свод = 3 ПДК = 15·10-9 г/л = 1,5·10-5 мг/л, vp = 2 л/сут, Свюд = 3 ПДК = 3·10-9 г/м3 = 3·10-6 мг/м3, К = 20м3/сут, f = 330 сут/год, Tp = 3 года, Fr = 7,3(мг/кг·сут)-1, N = 1·105 чел, Р = 70 кг, T = 70 лет. Указания к решению задачи Если решаются задачи, связанные с потреблением питьевой воды, то среднесуточное поступление m канцерогена с водой на 1 кг массы тела человека определяется по несколько измененной формуле: где С – концентрация канцерогена в питьевой воде, мг/л; v -скорость поступления воды в организм человека, л/сут. Считается, что взрослый человек выпивает ежесуточно 2 литра воды; f – количество дней в году, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Тр – количество лет, в течение которых потребляется рассматриваемая питьевая вода. Величины Р и Т – такие же, как и в формуле, по которой рассчитывается поступление канцерогена с воздухом. ЗАДАНИЕ 3 Задача 3.1. В одном из колодцев обнаружен тяжелый металл – шестивалентный хром, причем его содержание в воде этого колодца в десять раз превысило значение ПДК хрома (VI) для питьевой воды (0,005 мг/л). Данным колодцем пользуются в течение 6 лет. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью. С = 10 ПДК = 0,05 мг/л, v = 2 л/сут, Tp = 6 лет = 2190 сут, Р = 70 кг, Т =30 лет = 10950 сут, HD = 5·10-3 мг/кг·сут. Задача 3.2. В воду некоторого водоема попала ртуть, в результате чего содержание этого элемента в тканях рыбы составляет 10 мг/кг. В течение двух лет в этом водоеме рыбак-любитель ловит рыбу и употребляет ее в пищу. За эти два года он ел рыбу 80 раз, причем за один раз съедал в среднем 150 г. Пороговая мощность дозы ртути (в виде метилртути) при попадании в организм с пищей составляет 1·10-4 мг/кг·сут. Вычислить риск угрозы здоровью. С = 10 мг/кг, mp = 150 г, f = 40 раз в год = 40 (год-1), Tp = 2 года, Р = 70 кг, Т = 10950 сут, HD = 1·10-4 мг/кг·сут. Задача 3.3. В воде некоторого водохранилища обнаружен фенол с концентрацией, равной 3 мг/л. Водохранилище является источником питьевого водоснабжения. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, пьющего такую воду в течение трех лет. Учесть, что ежегодно этот человек уезжает из этой местности в отпуск, в котором проводит в среднем 30 дней. Пороговая мощность дозы фенола при попадании в организм с водой составляет 0,6 мг/кг·сут. С = 3 мг/л, v = 2 л/сут, f = 335 сут/год, Tp = 3 года, Р = 70 кг, Т =70·365 = 10950 сут, HD = 0,6 мг/кг·сут. Задача 3.4. Установлено, что в некоторой местности оказались загрязненными питьевая вода и выращенные здесь овощи. В воде присутствуют нефтепродукты, их содержание равно 5 мг/л, а в овощах – тетраэтилсвинец с содержанием 5 мкг/кг. Всего овощей в России потребляется в среднем 94 кг на душу населения в год. Человек выпивает в среднем 2 л воды в сутки. Рассчитать индивидуальный риск угрозы здоровью, если человек подвергается воздействию указанных токсикантов в течение трех месяцев. Пороговая мощность дозы нефтепродуктов при попадании в организм с водой составляет 0,6 мг/кг·сут, а пороговая мощность дозы тетраэтилсвинца при попадании в организм с пищей составляет 1,2 ·10-7 мг/кг·сут. Концентрация нефтепродуктов в воде Сн = 5 мг/л. Концентрация тетраэтилсвинца в овощах СТ = 5 мкг/кг = 0,005 мг/кг. Tp = 3 мес. = 0,25 года, v = 2 л/сут, Мводы = 2·365·0,25 = 182,5л, Мов = 0,25·94 кг = 23,5 кг, Р = 70 кг, Т= 70·365 = 10950 сут, HD(Н) = 0,6 мг/кг·сут. HD(Т) = 1,2·10-7 мг/кг·сут. Задача 3.5. В питьевой воде некоторой местности обнаружен хлорорганический пестицид – ДДТ с концентрацией, равной утроенному значению его ПДК в воде, которая составляет 0,002 мг/л. Рассчитать риск угрозы здоровью человека, пьющего эту воду в течение одного года. Учесть, что ежегодно этот человек уезжает из данной местности в отпуск, в котором проводит в среднем 30 дней. Пороговая мощность дозы ДЦТ при поступлении с пищей равна 5·10-4 мг/кг·сут. С = 0,006 мг/л, v = 2 л/сут, f =335 сут/год, HD = 5·10-4 мг/кг·сут. Тр = 1 год, Р = 70 кг, Т = 30 лет. Указания к решению задачи Если решаются задачи, связанные с потреблением питьевой воды, то среднесуточное поступление токсиканта с водой на 1 кг массы тела человека т определяется по несколько измененной формуле: где С – концентрация токсиканта в питьевой воде, мг/л; v – скорость поступления воды в организм человека, л/сут (считается, что взрослый человек выпивает ежесуточно 2 литра воды); f – количество дней в году, в течение которых происходит воздействие токсиканта; Tр – количество лет, в течение которых потребляется рассматриваемая питьевая вода. Величины Р и Т – такие же, как и в формуле для поступления токсиканта с воздухом. Размерность величины m – мг/л·сут. ЗАДАНИЕ 4 Технологический цикл одного из предприятий требует потребления значительных количеств воды. Источником является расположенная недалеко от предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода почти полностью возвращается в реку в виде сточных вод промышленного предприятия. В зависимости от профиля предприятия сточные воды могут содержать самые различные вредные по санитарно-токсикологическому признаку химические компоненты. Их концентрация, как правило, во много раз превышает концентрацию этих компонентов в реке. На некотором расстоянии от места сброса сточных вод вода реки берется для нужд местного водопользования самого разного характера (например, бытового, сельскохозяйственного). В задаче необходимо вычислить концентрацию наиболее вредного компонента после разбавления водой реки сточной воды предприятия в месте водопользования и проследить изменение этой концентрации по фарватеру реки. А также определить предельно допустимый сток (ПДС) по заданному компоненту в стоке. Характеристика реки: скорость течения – V, средняя глубина на участке – H, расстояние до места водопользования – L, расход воды водотока в месте водозабора – Q, шаг, с которым необходимо проследить изменение концентрации токсичного компонента по фарватеру реки – LS. Характеристика стока: вредный компонент, расход воды предприятием (объем сточной воды) – q, концентрация вредного компонента – C, предельно допустимая концентрация – ПДК. Указания к решению задачи Многие факторы: состояние реки, берегов и сточных вод влияют на быстроту перемещения водных масс и определяют расстояние от места выпуска сточных вод (СВ) до пункта полного смешивания. Выпуск в водоемы сточных вод должен, как правило, осуществляться таким образом, чтобы была обеспечена возможность полного смешивания сточных вод с водой водоема в месте их спуска (специальные выпуски, режимы, конструкции). Однако приходится считаться с тем фактом, что на некотором расстоянии ниже спуска СВ смешивание будет неполным. В связи с этим реальную кратность разбавления в общем случае следует определять по формуле: где γ – коэффициент, степень разбавления сточных вод в водоеме. Условия спуска сточных вод в водоем принято оценивать с учетом их влияния у ближайшего пункта водопользования, где следует определять кратность разбавления. Расчет ведется по формулам: где α – коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания. L – расстояние до места водозабора. где ε – коэффициент, зависящий от места стока воды в реку: при выпуске у берега ε=1, при выпуске в стержень реки (место наибольших скоростей) ε=1,5; Lф/Lпр – коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарватеру полной длины русла от выпуска СВ до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой; D – коэффициент турбулентной диффузии, где V – средняя скорость течения, м/с; H – средняя глубина, м; g – ускорение свободного падения, м/с2; m – коэффициент Буссинского, равный 24; с – коэффициент Шези, который выбирают по таблицам. Однако в данной задаче предполагается, что исследуемые реки являются равнинными, поэтому справедливо приближение: Реальная концентрация вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора вычисляется по формуле: Эта величина не должна превышать ПДК (предельно допустимая концентрация). Необходимо также определить, какое количество загрязняющих веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчеты проводятся только для консервативных веществ, концентрация которых в воде изменяется только путем разбавления, по санитарно-токсилогическому показателю вредности. Расчет ведется по формуле: , где Сст.пред. – максимальная (предельная) концентрация, которая может быть допущена в СВ или тот уровень очистки СВ, при котором после их смешивания с водой у первого (расчетного) пункта водопользования степень загрязнения не превышает ПДК. Предельно допустимый сток рассчитывается по формуле: Далее необходимо построить график функции распределения концентрации вредного компонента в зависимости от расстояния до места сброса СВ по руслу реки с шагом LS, указанным в варианте: F=C(L). В результате вычислений должны быть получены следующие характеристики СВ – кратность разбавления К; – концентрация в месте водозабора – Св, мг/л; – предельная концентрация в стоке – Сст.пред., мг/л;· – предельно допустимый сток – ПДС, мг/с; – график функции F=C(L). Таблица 19. – Варианты для выполнения задания Параметр №№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Вредный компонент Керосин Cu Cr Фенол Pb Zn Cl NaOH Hg H2PO3 ПДК, мг/л 0,7 0,02 0,01 0,35 0,01 0,02 1 0,5 0,01 1 Q, м3/с 20 30 40 50 60 70 80 10 50 30 q, м3/с 1 0,5 0,7 1,2 1 0,8 1,1 0,4 1 0,8 V, м/с 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 1,5 1 0,7 H, м 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 2 0,5 2 1,5 L, м 500 1000 1500 2000 1000 3000 1500 500 1000 1500 LS, м LS = L / 5 С, мг/л 1,5 0,1 0,06 2,0 0,04 0,18 5,5 1,5 0,06 6,0 Для всех вариантов ε = 1; Lф/Lпр = 1 Задания для самостоятельного выполнения Задание 1. Вода считается чистой, если ее состав и свойства по всем показателям не выходят за пределы нормативов, а содержание вредных веществ не превышает ПДК. При наличии в воде нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности (ЛПВ) должно выполняться условие: где: Ci – концентрация i-го вещества одного ЛПВ; ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества; n – число веществ с одинаковыми ЛПВ. Пользуясь таблицей 20, определите, можно ли считать воду чистой, если она содержит хлориды – 320 мг/л; нитраты – 5 мг/л; марганец – 0; сульфаты – 250 мг/л; железо – 0,1 мг/л и цинк – 2 мг/л. Таблица 20. – ПДК некоторых веществ в воде № п/п Показатели Концентрация (ПДК) 1. Сухой остаток 1000 2. Хлориды 350 3. Нитраты 10 4. Марганец 0,1 5. Сульфаты 500 6. Железо 0,3 7. Цинк 5 Примечание: Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в питьевой воде, мг/л. Вопросы для беседы Перечислите основные свойства воды, ее значение для экосистемных и биосферных процессов. С какими видами деятельности связано основное потребление воды человеком? Что понимается под водоемкостью производства, транспирационными коэффициентами и каковы их значения при получении отдельных видов продукции? Каково соотношение объемов пресных и соленых вод на земле? Какие виды деятельности ведут к уменьшению запасов воды в источниках? Что понимается под безвозвратным водопотреблением? Для какой отрасли хозяйства оно наиболее характерно? Какие объемы воды (км3) человечество потребляет в настоящее время? Как это соотносится с годовым стоком рек мира? Какова скорость обновления речных, озерных и подземных вод? Какое значение этот показатель имеет для водопотребления? Назовите основные загрязняющие воду вещества и источники загрязнения для пресных и морских вод. Что такое эвтрофикация вод? Какие причины ее вызывают? Какие цепные реакции являются следствием эвтрофикации, их значение для качества вод и водных экосистем. Назовите основные источники теплового загрязнения вод, а также причины и следствия данного явления. Темы для подготовки рефератов 1. Запасы пресной воды. Особенности их распределения в мире и России. Неоднородность водопотребления и дефициты водообеспеченности. Интенсивный рост потребности в воде и ее загрязнения в XX веке. 2. Признаки экологических кризисов на водных экосистемах и пути их решения. Потеря способности природных вод к самоочищению под влиянием загрязнений. Процессы эвтрофизации, цветения и деградации водоемов. 3. Примеры экологических кризисов и опасных загрязнений на крупных водоемах (Великие американские озера, оз. Балатон, оз. Байкал). ЗАНЯТИЕ 5 ТЕМА: ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ Цель занятия: ознакомиться с типами, видами и формами загрязнений компонентов почв и их последствиями. Словарный диктант: литосфера, аэрозоли, буферность почвы, фоновое содержание тяжелых металлов, экосистемы ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ ЗАДАНИЕ 1 Задача 1.1. Осадок, образовавшийся при очистке бытовых сточных вод, содержит медь в концентрации С(Cu)=14г/м3, и нитраты в концентрации С(NO3ˉ)=450г/м3. Плотность осадка pос = 1,30т/м3. Плодородный слой участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава мощностью H=0,3 м и плотностью pп = 1,55 т/м3. Фоновая концентрация меди в почве по данным санитарно-эпидемиологической службы равна Сф(Cu)=0,3 мг/кг почвы, нитратов – Сф(NO3ˉ)=40 мг/кг. Требуется определить массу m, объем V и высоту h осадка, который допустимо использовать в качестве удобрения для с/х объекта на площади S=0,5га. Задача 1.2. Определить массу m, объем V и высоту h осадка, а также концентрацию всех компонентов в осадке, который допустимо использовать в качестве удобрения для с/х объекта на площади S согласно данным варианта, выбранного по последней цифре в номере списка группы. Пользуясь таблицами 21 и 22. Таблица 21. – Варианты для выполнения задания Данные для расчета № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Площадь участка S, га 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Мощность почвенного слоя H, м 0,2 0,25 0,3 0,25 0,3 0,2 0,25 0,3 0,2 0,3 Плотность почвенного слоя pп, т/м3 1,50 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 Фоновое содержание в почвенном слое Сф(х), мг/кг Cu 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,20 0,30 0,40 Mn 200 220 240 260 280 300 350 400 450 500 V 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 NO3- 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Содержание в осадке С (х), г/м3 Cu 14 15 16 17 18 19 20 22 24 24 Mn 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 V 500 600 700 800 900 100 1100 1200 1300 1400 NO3- 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Плотность осадка pос, т/м3 1,35 1,30 1,25 1,40 1,20 1,30 1,22 1,26 1,28 1,32 Таблица 22. – Предельно допустимые концентрации веществ в почве Наименование вещества Медь Марганец Ванадий Нитраты ПДК, мг/кг почвы 3,0 1000 150 130 Указания к решению задачи Определить массу и объем осадка, образовавшегося после очистки бытовых сточных вод, который допустимо использовать в качестве удобрения для сельскохозяйственного объекта. Расчет количества осадка, который возможно использовать в качестве удобрения, проводится по следующей методике: 1. Составляется уравнение материального баланса, исходя из условия равномерного смешивания осадка с плодородным слоем почвы: где Сф – фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы; М – масса плодородного слоя почвы, кг; Сос – концентрация i-го вещества в осадке, мг/кг осадка; m = масса осадка, кг; Ссм – концентрация i-го вещества в почве после смешивания ее с осадком, мг/кг почвы. Для того чтобы осадок можно было использовать в качестве удобрения, необходимо соблюдение следующего основного условия для каждого вещества: , где ПДК – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы. 2. Определяется объем W и масса М плодородного слоя почвы на участке по формулам: где H – мощность почвенного слоя, м; S – площадь с/х объекта (участка), м2, pп – плотность почвы, т/м3. 3. Масса осадка m, подлежащего размещению на участке, определяется по вышеприведенной формуле материального баланса: 4. Максимальный объем осадка V, предназначенного для размещения на участке, составит: где pос – плотность осадка, т/м3. Высота осадка будет равна: ЗАДАНИЕ 2

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...