Экологические проблемы

Климат и его изменение

Определение предпочтительного варианта осуществления природоохранительных мероприятий с помощью

Определение степени загрязнения окружающей среды с помощью коэффициента загрязнения

Количественную оценку степени загрязнения окружающей среды можно сделать с помощью коэффициента загрязнения G (j), представляющего собой совокупность от всех потенциально возможных загрязняющих веществ S, отнесенных к приведенному числу загрязняющих веществ mn :

G (j) = S/mn

Величина определяется из выражения:

S = Σ (С/ F)· F(j)

где С - фактическая концентрация загрязняющего вещества, Ф – предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, F(j) – функция нормирования весов загрязняющих веществ в ранжированной последовательности из j загрязняющих веществ.

Верхние значения этой функции могут быть получены на основе формулы Лапласа в виде: F(j1) = 0,992; F(j2) = 0,984; F(j3) = 0,96; F(j4) = 0,884; F(j5) 0,626; F(j6) = 0,415 и т.д. Некоторые значения относительной вредности пылегазовых и растворенных загрязняющих веществ приведены в таблице, которую следует использовать при учете загрязняющих веществ в виде конгломератов

Приведенное значение числа ЗВ равно:

mn = Σ F(j)

Если учитывать ЗВ в виде некоторого m-мерного пространства, координаты которого отображаются соответствующими коэффициентами загрязнения, то комплексный коэффициент загрязнения выразится в виде:

Gk = √Σ G²m(j)

где Gk – комплексный коэффициент загрязнения; Gm(j) – коэффициент потенциально возможного ЗВ; m – число ЗВ.

Расчет коэффициентов и оценку степени загрязнения среды обитания для значений G > 1 можно сделать с помощью таблицы

Таблица

Коэффициент загрязнения среды обитания G(j)

Словесная оценка степени загрязнения среды обитания

До 1,0

1 – 1,99

2 – 2,99

3 – 3,99

4 – 5

Более 5

Безвредная

Малая

Существенная

Интенсивная

Весьма интенсивная

Катастрофическая

Определим коэффициент загрязнения воды сточными водами для экологического региона со следующими показателями:

- результаты наблюдений показали наличие в воде следующих ЗВ: углеводороды – 12 мг/л, детергенты – 16 мг/л, фенол – 17 мг/л, коагулированная смола – 1 мг/л, фтористые соединения – 0,1 мг/л;

- не удалось опросить экспертов о степени вреда, который эти вещества могут принести экологическим объектам (рыбе, людям и животным).

В связи с этим качественное ранжирование вредности веществ произведено работниками аналитической службы, а значения весов (в соответствии с номером ЗВ в ранжированной последовательности) определено по формуле Лапласа.

При таких исходных данных коэффициент загрязнения воды составит (таблица 1):

G(j) = (7,67 + 0,32 + 3,84 + 0,15 + 0,91)/4,45 = 2,897

Таблица 1

№ ЗВ

Исходные данные

Расчет

Результаты

ЗВ

Концентра-ция ЗВ, мг/л

F(j)

Ф, мг/л

С/Ф

СF(j)

Ф

G(j)

Словесная оценка степени загрязнения

1.

2.

3.

4.

5.

Фенол

Фтористые соединения

Углеводороды

Коагулированные смолы

Детергенты

17

0,1

12

1

16

0,992

0,984

0,960

0,884

0,626

2,2

0,3

3,0

6,0

11,0

7,73

0,33

4,00

0,17

1,45

7,67

0,32

3,84

0,15

0,91

2,897

Существенное загрязнение воды

Исходя из результатов расчета G(j) и данных таблицы следует, что загрязнение воды существенно и требуются меры инженерного воздействия по оздоровлению среды обитания.

Задача 3-2 (вариант 5)

Дано:

Материальный баланс производства удобрений (т/ч): М1 = 60,5; М2 = 2,2; М3 =34,0; М4 = 28,70 (Н2О – 26, 00; F = 0,70; пыль - 2,00); М″4а = 3,03 (выбросы: Н2О – 3,00; F – 0,02; пыль – 0,01; ПДВ: F – 0,015; пыль -0,005); М′4 = 5,64 (отходы очистки: Н2О – 3,00; тв. фаза – 2,64, в т.ч. F -0,67); М″4в = 20,03 (сбросы: Н2О – 20,00; F -0,01; взвеси – 0, 02; ПДС: F – 0,00075; взвеси – 0,015).

Требуется:

Используя коэффициент ухудшения качества окружающей среды («метод комплексного анализа различных сред»). Определить наиболее предпочтительный из следующих вариантов природоохранительных мероприятий:

А) доведение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до ПДВ.

В) доведение сбросов загрязняющих веществ в водоемы до ПДС.

С-1) внедрение замкнутой системы производственного водоснабжения с оборотным использованием воды.

С-2) внедрение замкнутой системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды.

В расчетах принять следующие значения предельно допустимых концентраций: растворимые соединения фтора в пересчете на F - ПДКм.р.=0,02 мг/м3; ПДКв.р.= 0,75 г/м3; взвешенные вещества (пыль нетоксичная, взвеси) ПДКм.р. = 0,5 мг/м3; ПДКв.р = 10 г/м3.

Для факторов воздействия на окружающую среду принять следующие значения модифицированной функции Fр:

Фактор

Х (масштаб

распространения)

t

(стойкость)

е (перенос в другие

среды)

атмосфера

пыль

соединения

фтора

1 (местный)

1 (местный)

1 (дни)

1 (дни)

2 (переносится)

2 (переносится)

0,4

0,4

гидросфера

взвеси

соединения

фтора

1 (местный)

2 (региональный)

1 (дни)

2 (недели)

2 (переносится)

2 (переносится)

0,4

0,6

В расчетах использовать характеристики материальных потоков, рассчитанные в единицах относительной токсической массы.

Решение:

Оценка экологической эффективности технологических процессов

и производств

Оценка экологической эффективности осуществляется на основании материального баланса М1 + М2 = М3 + М4 → 60,5+2,2=62,7=34,0+28,7

Балансовая схема материальных потоков производства удобрений, т/час.

Овал: Исходное сырье

М2 = 2,2

М1 = 60,5

М3 = 34,0

Овал: Готовая продукцияМ4 (m4) = 28,70

Вода 26,0

Фтор 0,7

Пыль 2,00

Системы регулирования воздействия на окружающую среду

М4//а=3,03 выбросы

М4/(m4/ ) = 5,65 вода 3,00

Вода 3,00 фтор 0,02

Тв. фаза = 2,64 пыль 0,01

В т.ч. фтор 0,67 М4//в=20,03 сбросы

Вода 20,00

Фтор 0,01

Взвеси 0,02

ПДВ фтор 0,015, пыль 0,005

ПДС фтор 0,0075, взвеси 0,015

Индекс относительной токсичности для сбросов и отходов: Ioi = етм/кг (етм – единица относительной токсичной массы – 1 кг загрязняющего вещества в 1 м3 сточных вод при ПДК = 1 г/м3. Таким образом, при разбавлении до ПДК 1 етм любого загрязняющего вещества содержится в 1000 м3 воды.

Для выбросов индекс относительной токсичности рассчитывается как

Io i= 0,01/ПДКм.р.i, етм/кг. Для сбросов Ici = 1/ПДКв.р.

Данные расчетов индексов относительной токсичности и материальных потоков в единицах относительной токсичной массы сведены в таблицу:

Материальные потоки

М,

кг/час

Индексы относительной токсичности:

Ici = 1/ПДКв.р.

Ici = 0,01/ПДКм.р., етм/кг

m, етм/кг

MПДВ(ПДЕ),

Етм/кг

М4(m4)-общее

образование

загрязняющих веществ

Н2о

F

пыль

26000

700

2000

0

0,5

0,02

-

350

40

∑390

-

-

-

-

М4а″(m4а″)- выбросы

Н2о

F

пыль

3000

20

10

0

0,5

0,02

-

10

0,2

∑10,2

-

7,5

0,1

∑7,6

М4в″(m4в″)-

сбросы

Н2о

F

взвеси

20000

10

20

0

1,33

0,1

-

13,3

2

∑15,3

-

10

1,5

∑11.5

Потоки загрязняющих веществ mр для исходной ситуации (базовый вариант) и вариантам осуществления природоохранных мероприятий, выраженные в единицах относительной токсичной массы.

Факторы

Потоки загрязняющих веществ mр по вариантам

мероприятий, етм/ч

0 (базовый вариант)

А

В

С-1

С-2

атмосфера

Пыль

Соед. фтора

0,2

10

0,1

7,5

0,2

10

0,2

10

0,2

10

Гидросфера

Пыль

Соед. фтора

2

13,3

2

13,3

1,5

10

-

-

-

-

Σ mр= 25,5

Σ mр=22,9

Σ mр=21,7

Σ mр=10,2

Σ mр=10,2

Экспертная оценка показателя ухудшения качества окружающей среды К

s

(метод комплексного анализа различных сред)

Расчет экологической эффективности Э рассматриваемого варианта осуществления природоохранных мероприятий:

Э = К0 - КS, где К0 и КS – показатели ухудшения качества окружающей среды по базовому и рассматриваемому варианту.

КS = Σ(Fр dр Wр),

где Fp - модифицированная функция; dp – относительная степень ущерба (принимается равной относительной степени воздействия на окружающую среду по вариантам решений); Wp – весовой множитель; n – число факторов воздействия на окружающую среду р (например, загрязняющих веществ).

Расчет весового множителя Wр = 1000 mр / Σ mр

(р – фактор воздействия)

Расчет степени ущерба dp = mр / mрmax

Где mр - воздействие на окружающую среду (например, масса или относительная масса загрязняющего вещества р); mрmax - максимальное значение воздействия на окружающую среду по сравниваемым вариантам решений (для загрязняющего вещества р).

Данные расчетов показателей ухудшения качества окружающей среды сведены в таблицу

Данные расчета ухудшения качества окружающей среды по вариантам природоохранных мероприятий и базовому варианту (исходная ситуация)

Вещества (факторы воздействия)

Степень ущерба по вариантам решений

mр/ mрmax

0,1F

Весовые множители по вариантам решений Wр=1000 mр/Σmр

Составляющие показателя ухудшения качества окружающей среды по вариантам решений 0,1 F dр Wр

0

А

В

С1

С2

0

А

В

С1

С2

0

А

В

С1

С2

атмосфера

Пыль

фтор

1

1

0,5

0,75

1

1

1

1

1

1

0,4

0,4

8

392

4

328

9

461

20

980

20

980

3,2

157

0,8

98,4

3,6

184,4

8

392

8

392

гидросфера

Пыль

Фтор

1

1

1

1

0,75

0,75

-

-

-

-

0,4

0,6

78

522

87

581

69

461

-

-

-

-

31,2

313,2

34,8

348,6

20,7

207,5

-

-

-

-

1000

1000

1000

1000

1000

К0=

504,6

К0=

482,6

К0=

416,2

К0=

400

К0=

400

Экологическая эффективность вариантов решений Э = К0 - КS, где К0 и КS – показатели ухудшения качества окружающей среды по базовому и рассматриваемому варианту.

ЭА = 504,6 - 482,6 = 22 > 0, ЭВ = 504,6 – 416,2 = 88,4, ЭС = 504,6 – 400 = 104,6

Таким образом, наиболее предпочтительным вариантом осуществления природоохранных мероприятий является внедрение замкнутой системы водоснабжения с оборотным или повторным использованием воды (Э=104,6). Наименее эффективный вариант – доведение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до ПДВ (Э = 22).

Данная методика не позволяет различать варианты решений, связанные с оборотным или повторным использованием воды (варианты С1 и С2).

Еще статьи по теме

Рациональное природопользование На сегодняшний день существует множество проблем, которые грозят стать глобальными и могут препятствовать развитию человеческой цивилизации, например, проблема сохранения мира, проблема бедности, демографическая проблема, проблема экологии ...

Современные портативные приборы для электрохимического анализа окружающей среды Значимость аналитической химии для цивилизованного индустриального общества не вызывает сомнений. От уровня развития химического анализа, оснащенности лабораторий приборами и методами анализа в значительной степени зависит прогресс многих ...