Экологические катастрофы (реальные, прогнозируемые). Роль человеческого фактора

Под экологической катастрофой понимается природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человека, либо авария технического устройства, приводящая к неблагоприятным катастрофическим изменениям природной среды, массовой гибели живых организмов и экономическому ущербу.
К понятию "экологическая катастрофа" могут быть отнесены следующие тезисы:
• разрушительные и необратимые изменения природных экосистем;
• различные неблагоприятные последствия таких изменений для социума;
• значительные нарушения территориальных комплексов населения и хозяйства с их природной и этнокультурной основой.
...

Контрольное задание № 1…………………………………………………….4
Вопрос 16:……………………………………………………………………4
Ответ…………………………………………………………………………..4
Контрольное задание № 2…………………………………………………..8
Условия задачи № 34………………………………………………………..8
Решение……………………………………………………………………….8
Вывод…………………………………………………………………………12
Контрольное задание № 3…………………………………………………..12
Условия задачи № 68……………………………………………………….12
Решение………………………………………………………………………12
Вывод…………………………………………………………………………14
Контрольное задание № 4…………………………………………………..14
Условия задачи № 84……………………………………………………….14
Решение………………………………………………………………………15
Вывод…………………………………………………………………………19
Контрольное задание № 5…………………………………………………..20
Условия задачи № 109……………………………………………………..20
Решение………………………………………………………………………20
Вывод…………………………………………………………………………22
Контрольное задание №6…………………………………………………22
Условия задачи № 134……………………………………………………..22
Решение………………………………………………………………………23
Вывод………………………………………………………………………..25
Контрольное задание № 7………………………………………………….25
Условия задачи № 167………………………………………………………25
Решение………………………………………………………………………25
Вывод…………………………………………………………………………26
Список использованной литературы………………………………………27

Экологические катастрофы делятся на реальные и прогнозируемые. Согласно названию, прогнозируемые катастрофы можно спрогногизировать. Этим занимаются специальные аналитики и эксперты. Реальные же катастрофы, к сожалению, происходят неожиданно и не поддаются прогнозу.
Для экологических катастроф техногенного происхождения применяют следующую классификацию:
• катастрофы, связанные с загрязнением природной среды;
• катастрофы, связанные с механическими нарушениями природной среды;

Огромные массы воды, специально собранные человеком в одном месте, давят на земную твердь, заставляя смещаться подземные слои. В результате этих движений в районах крупных искусственных озёр возникают землетрясения. В некоторых случаях, например на водохранилищах Кремаста в Греции или Койна в Индии, эти рукотворные землетрясения имели катастрофические последствия.В нашей стране существует множество захоронений ядерных и химических веществ, которые без должного внимания, охраны и переработки могут стать причиной крупнейших экологических катастроф.Практически регулярно происходят разливы нефтесодержащих веществ в мировой океан, что практически в каждом случае является серьезной экологической катастрофой.Контрольное задание № 2.Условия задачи № 34: Рассчитать допустимую концентрацию загрязняющих веществ в стоках предприятия при сбросе их в открытый водоем. Определить эффективность очистки по каждому загрязняющему веществу:Категория реки: Санитарно-бытовое водопользование; средний расход воды Q= 10,4 м3 /с; Коэффициент смешения =0,72; Виды и концентрации загрязняющих веществ в сточных водах предприятия до очистных сооружений (Cфакт i, мг/л): Pb2+ - (0,5 мг/л); Фосфор (3,8 мг/л); Clакт. (62 мг/л); Cd2+ (2,5 мг/л); Нефтепродукты (48,7 мг/л). Расход сточных вод q= 0,48 м3 /с Фоновые концентрации загрязняющих веществ (Cфi, мг/л): Нефтепродукты (0,03 мг/л), Pb2+ - (0,001 мг/л); Фосфор (0 мг/л); Clакт. (0,1 мг/л); Cd2+ (0,001 мг/л).РешениеРаспределяем загрязняющие вещества стоков по группам лимитирующего показателя вредности для водоема санитарно-бытового водопользования и определяем ПДК каждого из этих веществ в речной воде (мг/л) [Таблица 2]:- санитарно-токсикологическая: ПДК (Pb2+)=0,1 мг/л, ПДК (Cd2+)=0,01 мг/л, ПДК (фосфор) = 0,0001 мг/л.- общесанитарный: ПДК (Сl активный) = отсутствует;- органолептический: ПДК (нефтепродукты) = 0,3 мг/л. Для каждого загрязняющего вещества рассчитываем ориентировочную допустимую концентрацию в стоках без учета их совместного влияния в водоеме Cорi, мг/л, по формуле: , где – коэффициент смешения сточной и речной воды; Q – расход воды в реке, м3/с; q – расход сточных вод предприятия, м3/с; ПДКi – предельно допустимая концентрация рассматриваемого компонента в речной воде данной категории (по справочным данным), мг/л; Cфi – фоновая концентрация компонента, мг/л.Тогда, для Pb2+ мг/л;Cd2+ мг/л;Фосфор мг/л;Clакт мг/л;Нефтепродукты мг/л.Для учета совместного влияния загрязняющих веществ одной группы на флору и фауну водоема рассчитываем ожидаемую концентрацию каждого загрязняющего вещества Сожидi , мг/л, по формуле: , где – коэффициент смешения сточной и речной воды; Q – расход воды в реке, м3/с; q – расход сточных вод предприятия, м3/с; Cфi – фоновая концентрация компонента, мг/л.Тогда, для Pb2+ мг/л;Фосфора мг/л;Clакт мг/л;Cd2+ мг/л;Нефтепродукты мг/л.Проведем проверку по каждой группе веществ на соответствие нормам по формуле: , где Сожидi – ожидаемая концентрация каждого загрязняющего вещества; ПДКi – предельно допустимая концентрация рассматриваемого компонента в речной воде данной категории. Тогда, для- санитарно - токсикологической группы:.Так как суммарная величина больше единицы, проведем корректировку Сожид каждого компонента в сторону уменьшения по формуле: , где n – число компонентов (веществ), входящих в одну группу. Проведем корректировку на n=3, тогда ;- общесанитарный: ;- органолептическая: . Определим допустимую концентрацию, мг/л, загрязняющих веществ в стоках после очистки с учетом совместного влияния веществ в каждой группе лимитирующего показателя вредности по формуле: где – коэффициент смешения сточной и речной воды; Q – расход воды в реке, м3/с; q – расход сточных вод предприятия, м3/с; Cфi – фоновая концентрация компонента, мг/л; Сожидi(уточн) – откорректированная ожидаемая концентрация каждого загрязняющего вещества.Тогда, допустимая концентрация будет равна для- органолептической группы:Нефтепродукты мг/л. - общесанитарной группы:Сlакт: мг/л;- токсикологической группы:Рв2+: мг/л;Фосфор: мг/л;Cd2+: мг/л.Оценим эффект очистки (Эi), %, сточных вод предприятия на очистных установках по формуле: , где Cфактi – концентрация загрязняющего вещества в сточной воде данного предприятия до очистных сооружений, мг/л; Сдопi – допустимая концентрация, мг/л, загрязняющих веществ в стоках после очистки.Тогда, эффект очистки для Сlакт: ;Фосфор: ;Cd2+: ;Нефтепродукты: ;Pb2+: .Вывод: Эффект очистки для загрязняющих веществ больше 90 %. Необходима глубокая очистка по Pb, т. к. эффект очистки равен 0 %.Контрольное задание № 3Условия задачи № 68: Рассчитать предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия в одном из регионов России (Юг Хабаровского края), при условии, что биоочистные системы (поля орошения) работают при температуре окружающей среды ≥ + 10С. Объем стоков 820 м3/ сутки. Вид, начальные и конечные концентрации загрязнителей стоков представлены в табл. 1. Таблица 1. Характеристика сточных вод предприятияНомер загрязнителяВид загрязнителя стоковКонцентрация, мг/лПДК, мг/лдо очисткипосле очистки5Нефтепродукты220,10,053Нитрит ион (NO2-)50,10,086Фенолы 20,0030,00112Никель (Ni2+)2,80,050,0118Медь (Cu2+)0,50,010,001Решение Рассчитаем фактическую массу каждого загрязнителя, мг/л или г/м3 по формуле: , где CHi и CKi – начальная и конечная концентрация i загрязнителя в сточных водах до и после биоочистки, мг/л или г/м3.Тогда, для нефтепродуктов: мг/л;нитрита иона:мг/л;фенолов: мг/л;никеля: мг/л;меди: мг/л.Определим степень токсичности каждого загрязнителя в стоках по формуле: , где ПДКi – предельно допустимая концентрация рассматриваемого загрязнителя, мг/л.Тогда, для нефтепродуктов: (мг/л)-1;Нитрита иона: (мг/л)-1;фенола: (мг/л)-1;никеля: (мг/л)-1;меди: (мг/л)-1.Определим приведенную массу годового сброса загрязнителей, г/м3: г/м3.Рассчитаем предотвращенный экономический ущерб по формуле: ,где Эу – предотвращенный экономический ущерб, р./год; k – константа, равная 1440 р./усл.т («Временная типовая методика определения экономической эффективности биоочистных установок»); p – константа региона России. p = 0,15 (Юг Хабаровского края) [5, Таблица 7]; V – объем очищенных сточных вод, м3/год, – приведенная масса годового сброса загрязнителей, г/ м3. Тогда, р/год.Вывод: предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия Юга Хабаровского края составил 210836 р/год. Контрольное задание № 4Условия задачи № 84: Рассчитать ПДВ конкретных загрязняющих компонентов от нагретого источника, определить их фактический выброс, необходимость установки улавливающего оборудования, плату за выброс.Температура газовоздушной смеси tгв = 350 С, наружного воздуха tнв= - 2 С. Исходные данные в табл. 2.Таблица 2. Исходные данныеГорячий источник выбросаВид топливаРасход топлива, т/годВремя работы в год, ч/годНмD, мВид и концентрация загрязняющего вещ-ваНаиме-нованиеСmax, мг/м3Сф, мг/м3Реостатная установка локомотивного депо(250 тепл. секций в год)Дизельноетопливо0,15 на одну секцию7 на одну тепл. секцию30,15Диметрил-сульфидУглеводороды10,3100,40,0010,03РешениеРассчитаем ПДВ загрязняющих веществ, выделяющихся при горении дизельного топлива по формуле: , где ПДКмрi – максимально-разовая предельно допустимая концентрация i -го компонента, мг/м3; Сфi – фоновая концентрация i -го компонента, мг/м3; (ПДКмрi–Cфi) – максимальная приземная концентрация данного загрязняющего вещества при выбросе нагретой газовоздушной смеси из исследуемого источника, мг/м3; H – высота выброса над уровнем земли, м; V – объем газовоздушной смеси продуктов сгорания, м3/с; ∆T – разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающей среды, °С; A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания атмосферных примесей; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере; m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, рассчитываются по ряду формул.- находим максимально-разовую предельно допустимую концентрацию каждого компонента[5, Таблица 11]: ПДКмрДиметрилсульфид=0,07 мг/м3; ПДКмрУглеводороды=5 мг/м3;- рассчитаем объем газовоздушной смеси продуктов сгорания V, м3/с, по формуле: , где Q – расход топлива, т/год; V0 – расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг (для дизельного топлива V010,8м3/кг); τ – время работы установки в год, с/год. Тогда, м3/с – на одну тепловую секцию реостатной установки локомотивного депо;- рассчитаем скорость выхода газовоздушной смеси W0 из одной секции реостатной установки локомотивного депо, м/с, по формуле: , где D – диаметр (или приведенный диаметр) устья трубы, м; V – объем газовоздушной смеси продуктов сгорания, м3/с. Тогда, м/с;- ∆Т= tгв – tнв= 350 – (–2)=352; A = 200 (для территории Дальнего Востока и Сибири); F = 1 (для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей);- рассчитываем коэффициенты ƒ, m по формулам: ; , где W0 – скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; D – диаметр (или приведенный диаметр) устья трубы, м; H – высота выброса над уровнем земли, м; ∆T – разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающей среды, °С. Тогда, ;;- определяем величины Vm и n: , где W0 – скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; D – диаметр (или приведенный диаметр) устья трубы, м; H – высота выброса над уровнем земли, м. Тогда, м/с.Безразмерный коэффициент n определяется, исходя из величины Vm. При при 0,3 < Vm < 2,0: n=3-Vm-0.3*(4.36-Vm)=3 - 0.4-0.3*4.36-0.3=2.36г/с;г/с.Определим фактический выброс Диметрилсульфида и углеводородов по формуле: , где Cmaxi – максимальная концентрация загрязняющего вещества на выходе из источника, мг/м3, (определяется экспериментально); V – объем газовоздушной смеси продуктов сгорания, м3/с; X – число однотипных источников. Тогда г/с; г/с.Так как фактический выброс загрязняющих веществ больше предельно допустимого, необходимо установить улавливающее оборудование: циклоны (электрофильтры).Рассчитаем плату за годовой выброс, р./год. За выброс в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников предусматривается два вида платы: – плата за выброс в пределах ПДВ (П1, р/год): , где Ci – ставка платы, р; mi – фактический выброс данного загрязняющего компонента, г/с, (если mi> ПДВi , то в формулу подставляют значение ПДВi ); τ – время работы источника загрязнения в течение 1 года, с., где Hi – базовый норматив платы за выброс 1 т загрязняющего вещества в пределах допустимых выбросов, р.; K – коэффициент экологической ситуации данного региона по атмосферному воздуху (для Дальнего Востока K = 1,0).НДС=16,4 р/т.[5, Таблица 11] Тогда, СДС=16,4 р/т;НУглеводороды=0,8 р/т.[5, Таблица 11] Тогда, СУглеводороды=0,8 р/т.р/год.– плата за сверхлимитные загрязнения (П2, р/год): , где mi – фактический выброс данного загрязняющего компонента; ПДВi – предельно допустимый выброс загрязняющего компонента; Сi – ставка платы при сверхлимитных выбросах, р.где Нi – базовый норматив платы за выброс 1 т загрязняющего вещества при сверхлимитных выбросах, р.; К = 0,8.НДС=82 р/т.[5, Таблица 11];НУглеводороды=4 р/т.[5, Таблица 11].Тогда, р/год.Общая плата за выброс: р/год.Вывод: Фактический выброс Диметилсульфида и Углеводородов от 250 секций реостатной установки локомотивного депо, работающих одновременно равен 0,28 г/с и 2,7 г/с соответственно. Плата за выброс – 3,4 р/год. Фактический выброс загрязняющих веществ больше предельно допустимого выброса. Необходимо установить улавливающее оборудование: циклоны (электрофильтры). Контрольное задание № 5Условия задачи № 109: Исходные данные приведены в табл. 3.