Экология. Методические указания по изучению дисциплины Для студентов заочной формы обучения направления подготовки 140400. 62 Электроэнергетика и электротехника, квалификации бакалавр Казань 2013
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ В процессе изучения курса экологии студент должен выполнить контрольную работу, которая включает решение задач по индивидуальному заданию, тестирование. Задания приведены в порядке прохождения теми сформулированы таким образом, чтобы обратить внимание студентов на основные моменты в усвоении материала. Перечень номеров контрольных заданий, для включения в состав контрольных работ, приводится в таблице каждого задания. При этом номер выбираемой студентом контрольной работы должен соответствовать последней цифре номера его зачетной книжки. Контрольная работа должна выполняться самостоятельно и при помощи преподавателя в аудитории. При рецензировании преподаватель отмечает хорошо выполненные задания и активное участие, задает вопросы по методике решения задач. 5.1 Содержания контрольных заданий Задание 1. Рассчитать ПДВ для индивидуальных источников выбросов загрязняющих веществ. Определить максимальную концентрацию рассматриваемого вещества (C max ) и расстояние, на котором фиксируется максимальное значение концентрации (X max ). Коэффициент А = 160 См. табл. на стр. 35). № вар. Примесь ПДК, мг/м 3 С ф, мг/м 3 Н, М Т выброса, С F M n Q, гс, вот ПДВ Т воздуха, С D трубы, м ω 0 , мс 1 CO 3 2 40 125 1,0 1,18 1,0 20% 8 1,4 7,0 2 NO 2 0,085 0,03 30 100 1,0 1,11 1,02 20% 5 1,3 6,5 3 SO 2 0,5 0,2 40 120 1,0 1,05 1,0 15% 10 1,3 6,5 4 V 2 O 5 0,02 0,005 35 110 2,5 1,12 1,01 20% 7 1,1 6,5 5 Зола 0,5 0,1 37 115 3,0 1,2 1,02 12% 5 1,2 7,5 6 CO 3 2 37 100 2,5 1,0 1,02 7% 18 1,4 7,0 7 NO 2 0,085 0,03 38 105 1,0 1,0 1,0 8% 16 1,0 7,0 8 SO 2 0,5 0,2 25 110 1,0 1,7 1,0 10% 13 1,1 6,5 9 V 2 O 5 0,02 0,005 40 110 1,0 1,7 1,0 15% 15 1,0 6,5 10 Сажа 0,5 0,1 20 125 2,0 1,11 1,02 14% 15 1,4 6,5 1 V 2 O 5 0,02 0,005 45 110 3,0 1,12 1,02 14% 7 1,2 6,5 2 Зола 0,5 0,1 25 115 2,5 1,2 1,0 15% 5 1,4 6,5 3 CO 3 2 38 100 1,0 1,0 1,0 16% 18 1,0 6,5 4 NO 2 0,085 0,03 38 105 2,5 1,0 1,0 8% 16 1,1 7,5 5 SO 2 0,5 0,2 45 110 3,0 1,7 1,02 12% 13 1,0 7,0 6 V 2 O 5 0,02 0,005 40 110 1,0 1,7 1,0 18% 15 1,4 7,0 7 Сажа 0,5 0,1 37 125 2,0 1,11 1,01 20% 15 1,3 6,5 8 CO 3 2 45 135 1,0 1,18 1,02 14% 8 1,3 6,5 9 NO 2 0,085 0,03 40 115 1,0 1,11 1,02 15% 5 1,1 6,5 36 Методические указания к выполнению задания Загрязнение воздушного бассейна связано с поступлением загрязняющих веществ от организованных и неорганизованных источников выбросов. Для обеспечения необходимой чистоты воздушного бассейна промышленные выбросы в атмосферу подлежат нормированию по каждому ингредиенту и для каждого источника выброса. Нормирование ведется путем установления предельно допустимых выбросов (ПДВ). Предельно-допустимый выброс (ПДВ) – количество вредных веществ, выбрасываемых в единицу времени, которое в сумме с выбросами от всех источников загрязнения не создает приземной концентрации примесей, превышающей ее ПДК. Если по объективным причинам предприятие не соблюдает нормативы ПДВ, то для него устанавливаются нормативы временно согласованных выбросов (ВСВ) и утверждается программа поэтапного снижения выбросов до уровня ПДВ. Расчет ПДВ и ВСВ проводится для неблагоприятных метеоусловий. Таким образом, ПДВ и ВСВ принимаются равными мощности выброса, если максимальная концентрация от источника удовлетворяет условию i ПДК фi C i С max , (1) где С i – максимальная концентрация примеси от источника выброса, мг/м 3 ; ф i – фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/м 3 При множественных источниках загрязнения или для неорганизованных источников устанавливается суммарный показатель ПДВ. Величина ПДВ определяется из условия 1 i ПДК i ф C i C , (2) где С – концентрация вещества в воздухе, мг/м 3 Расчет величины ПДВ (гс) для одиночного источника (с круглым устьем) в соответствии с Методикой расчета концентраций в атмосферном 37 воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86, для неблагоприятных метеоусловий, те. скорости ветра 0,5 мс, производится по формуле 3 2 T V AFmn Н С ПДК ПДВ Ф , (3) где ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/м 3 . Формула имеет такие коэффициенты, что ф задается в мг/м 3 , а ответ получается в гс Н – высота источника выбросам А – коэффициент, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе, например, для района Урала А = 160); F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость седиментации вредных веществ в атмосфере. Для газообразных веществ F = 1. Для мелкодисперсных аэрозолей (зола, пыль) при степени очистки 90% принимается равным F = 2, при степени очистки 90–75% равен F = 2,5, при степени очистки 75% F = 3; m, n – безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси из источника. При круглом устье и конусной трубе близки к 1; – коэффициент, учитывающий влияние местного рельефа. При перепаде высот менее 50 м = 1; Т – разность между температурами газового выброса и окружающего воздуха, С V 1 – объем газовоздушной смеси, мс, определяемый по формуле 0 ω 4 2 1 D i V (4) На практике чаще необходимо решать другую задачу как по единичному замеру состава газовоздушной смеси, выходящей из источника загрязнения, определить, какова будет максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое воздуха и на каком расстоянии от источника загрязнения эта концентрация будет наблюдаться. Максимальная концентрация вредного вещества (C max ) в приземном слое воздуха при заданных выбросах определяется по формуле 3 max T V H AQFmn C , (5) 38 где Q – замеренное количество вредного вещества, выбрасываемого из источника, гс. Расстояние от источника загрязнения, на котором будет наблюдаться максимальная концентрация вредных веществ, определяется по формуле dH F X 4 5 max , (6) где d – безразмерный коэффициент, значение которого рассчитать по формуле 0 ω 16 d , (7) где ω 0 – скорость выходя примеси из трубы, мс. Учитывая, что экологическая ниша человека неизменна, где бы он ни находился, условием экологической безопасности для него будет выполнение условия С ≤ ПДК, где С – фактическая концентрация вредного вещества, мг/м 3 Задание 2. Определение платы за загрязнение атмосферы котельными предприятий В работе требуется определить массы выбросов загрязняющих веществ в зависимости от вида и количества израсходованного топлива (М, плату за год от загрязнения атмосферы каждым из загрязняющих веществ (Пи суммарные значения этих величин (М, П. Результаты расчетов сводятся в таблицу 1. Исходные данные к практической работе приведены в таблице 2. 39 Таблица 1 Индивидуальная таблица расчетов ущербов от загрязнения атмосферы Загрязняющие вещества M i , т/год Н, руб./т Н, руб./т Пн, тыс.руб./год П св lim, тыс.руб./год П, тыс.руб./год 1 Зола углей (г) 103 515 2 Оксид углерода CO г) 0,6 3 3 Оксиды азота NO х (2003г.) 52 260 4 Оксиды серы SO х (2005г.) 21 105 5 Пятиокись ванадия (V 2 O 5 ) 1025 5125 Итого ∑ ∑ ∑ ∑ 40 Таблица 2 Исходные данные по вариантам № вар. Вид топлива Расход топлива, т/год 1 уголь Азейский 10000 2 мазут высокосернистый 2400 3 уголь Черемховский 12000 4 мазут сернистый 2700 5 уголь Канско-Ачинский 15000 6 мазут малосернистый 3000 7 уголь Бурятский 13000 8 уголь Минусинский 12500 9 уголь Черемховский 16000 10 уголь Азейский 20000 Методические указания к выполнению задания Котлоагрегаты котельных работают на различных видах топлива, и выбросы загрязняющих веществ зависят как от количества и вида топлива, таки от вида теплоагрегата. Учитываемыми загрязняющими веществами, выделяющимися при сгорании топлива, являются твердые частицы (зола, оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, пятиокись ванадия. Выброс твердых частиц (золы) в дымовых газах котельных определяется по формуле ) 1 ( T Т ТВ L f m q М (1.1) где q т – зольность топлива, %; m – количество израсходованного топлива за год, т f – безразмерный коэффициент, зависящий от типа топки и топлива для котельных, работающих на мазуте, принять f = 0,01; на угле f = 0,0023; 41 Таблица 3 Характеристики топлив т – эффективность золоуловителей при использовании циклона для очистки отходящих газов котельной т = 0,8. Выброс оксида углерода рассчитывается по формуле 3 10 1 01 , 0 1 q m со С со М (1.2) где q 1 – потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива %; для мазута q 1 = 0,5, для угля q 1 = 5,5; С СО – выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т: r Q R q co C 1 2 (1.3) где q 2 – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания, %; для котельных предприятий железнодорожного транспорта принимается q 2 = 0,5; R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания R = 1 для твердого топлива R = 0,5 для газа R = 0,65 для мазута Q i r – низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг (табл. 1). Выброс оксидов азота, т/год, определяется по формуле 3 10 ) 1 ( 2 1 2 NO K r Q m NO M (1.4) Вид топлива т, % S r , % Q i r , МДж/кг Мазут Малосернистый 0,1 0,5 40,3 Сернистый 0,1 1,9 39,85 Высокосернистый 0,1 4,1 38,89 Уголь Черемховский 27 1 17,93 Азейский 14,2 0,4 16,96 Канско-Ачинский 6,7 0,2 15,54 Бурятский 16,9 0,7 16,88 Минусинский 17,2 0,5 20,16 42 где K NO2 – параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж для различных видов топлива в зависимости от производительности котлоагрегата; для мазута K NO2 = 0,11; для угля K NO2 = 0,23; β – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксида азота в результате применения технических решений. Для котлов производительностью до 30 т/час β = 0. Выброс оксидов серы, т/год, определяется только для твердого и жидкого топлива по формуле ) 2 1 ( ) 2 1 ( 02 , 0 2 so so r S m so M (1.5) где S r – содержание серы в топливе, % (табл. 1); 2 so – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для углей Канско-Ачинского бассейна принимается равной 0,2, экибастузских – 0,02, прочих углей- 0,1; мазута – 0,2; 2 so – доля оксидов серы, улавливаемая в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной 0. Расчет выбросов пятиокиси ванадия, поступающей в атмосферу с дымовыми газами при сжигании жидкого топлива, выполняется по формуле 3 10 ) 1 ( ) 1 ( 5 2 5 2 T oc B O V C O V M (1.6) где B – количество израсходованного мазута за год, т 5 2 O V C – содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе, г/т; при отсутствии результатов анализа топлива для мазута с S r >0,4 % определяют по формуле представленной ниже oc – коэффициент оседания пятиокиси ванадия на поверхности нагрева котлов 0,07 – для котлов с промежуточными паронагревателями, очистка поверхностей нагрева которых производится в остановленном состоянии 0,05 – для котлов без промежуточных паронагревателей при тех же условиях очистки (принять при расчетах 0 – для остальных случаев T – доля твердых частиц в продуктах сгорания жидкого топлива, улавливаемых в устройствах для очистки газов мазутных котлов оценивается по средним показателям работы улавливающих устройств за год. В практической работе принимается T = 0,85. 43 Содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе ориентировочно определяют по формуле 6 , 31 4 , 95 5 2 r S C O V (1.7) Для каждого источника загрязнения воздушной среды устанавливаются нормативы предельно-допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. ПДВ устанавливаются с учетом ПДК загрязняющих веществ, уровня их фоновых концентраций, гидрологических, гидрохимических, климатологических, геофизических характеристик территорий и природных объектов. Сущность внедрения ПДВ – ограничение разовых выбросов. Предельно-допустимый выброс (ПДВ) – масса загрязняющих веществ, выброшенная в воздушный бассейн в единицу времени, которая не создает в приземном пространстве уровень загрязнения выше, чем ПДК. Платежи предприятия за нормативный выброс загрязняющих веществ в атмосферу, тыс. руб./год, определяются зависимостью И з Э n i фi m norm H н П 1 при m ф ≤ m ПДВ , (1.8) где H norm – норматив платы за выброс 1 тонны го загрязняющего вещества в пределах установленных нормативов выбросов (ПДВ), руб./т ф – фактическая масса выброса го загрязняющего вещества, т/год; m ПДВ – масса предельно-допустимого выброса го загрязняющего вещества, т/год. К э.атм – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости для атмосферы для Республики Татарстан К э.атм = 1,9; И – коэффициент индексации (устанавливается Федеральным законом о бюджете на конкретный год, и принимается в 2012 году к нормативам платы установленным в 2003 году И = 2,05 и 1,67 к нормативам платы установленным в 2005 году. При отсутствии у предприятия установленных нормативов (лимитов, вся масса загрязняющих веществ считается сверхлимитной. Плата за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ определяется путем умножения соответствующей ставки платы го загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов на разницу между фактическими нормативным выбросом го загрязняющего вещества и умноженным на пятикратный повышающий коэффициент 44 И з Э n i ni m ф m H св П 1 lim 5 lim при m ф › m н. (1.9) где H lim – норматив платы за выброс 1 тонны го загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов, руб. Суммарные платежи предприятия за выброс загрязняющих веществ определяются по формуле lim св П н П П (1.10) Примеры тестов и контрольных вопросов для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации Пример теста – структура экологии Впервые термин биосфера был предложен А Б В Г Вернадским Коммонером; Зюссом; Либихом Пример теста Закономерности организации живых систем. 1. Совокупность живых организмов и среды их обитания, 2. функционирующая как единое целое, называется Экосистемой биоценозом популяцией 2. В пастбищной пищевой цепи продуценты занимают Первый трофический уровень. второй трофический уровень Третий Трофический уровень Пример теста Окружающая среда и человек 1. В конце го века каждое десятилетие добавляло к общей численности населения планеты еще около 1 млрд. человек, такой стремительный рост получил название демографический коллапс демографический взрыв Популяционная вспышка 45 2. Значительная по площади особо охраняемая территория, где охрана природы сочетается с отдыхом и туризмом, называется национальным парком дендрологическим парком памятником природы Пример теста Глобальные экологические проблемы Возникновение глобальной энергетической проблемы связано с высокой опасностью атомных электростанций; исчерпаемостью углеводородного топлива; отсутствием энергосберегающих технологий Пример теста Антропогенная экологическая нагрузка на окружающую среду Предельно допустимые нормы воздействия на окружающую среду производственной и хозяйственной деятельности человека являются _________________ окружающей природной среды структурными компонентами нормативами качества; показателями биологической регуляции Пример теста Основные направления рационального природопользования и охраны окружающей среды Комплексная система наблюдений, оценки и прогноза окружающей среды – это экологический контроль;оценка воздействия на окружающую среду экологический мониторинг. 46 ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ При выполнении контрольных работ необходимо строго придерживаться указанных ниже правил. Работы, выполненные без соблюдения этих правил, не зачитываются и возвращаются студенту для переработки. 1. Каждая контрольная работа должна быть выполнена в тетради в клетку чернилами любого цвета, кроме красного. Необходимо оставлять поля шириной 4–5 см для замечаний рецензента. 2. На обложке тетради должны быть ясно написаны фамилия студента, его инициалы, учебный номер (шифр, название дисциплины, в заголовке работы – номер контрольной работы и проставить дату ее выполнения. 4. При выполнении контрольного задания следует полностью выписать его название, указать план ответа. 5. При выполнении первого задания контрольной работы студент должен а. Привести расчетные формулы. б. Сделать вывод, что общего ив чем отличие у экологического норматива ПДВ и санитарно-гигиенического норматива ПДК. в. Дать определение следующим понятиям выброс -норма выброса -экологический норматив -отходящие газы, очистка воздуха. 6. При выполнении второго задания контрольной работы студент должен а. Произвести необходимые расчеты по варианту. б. Дать определение следующим понятиям -выбросы от предприятий отличие нормативной и сверхнормативной платы в. Указать предприятия-загрязнители атмосферы. г. На основании полученных результатов сделать вывод, какие технические средства необходимо использовать для сокращения выбросов от котельных в атмосферу в вашем конкретном случае. Тестирование оформляется на отдельном листе, и состоит в том, что студент отвечает на предложенные вопросы по индивидуальному варианту. 5. После проверки преподавателем работы, студент должен исправить отмеченные ошибки и недочеты и выполнить все рекомендации преподавателя. В случае незачета работы и отсутствия прямого указания преподавателя на то, что студент может ограничиться представлением исправлений отдельных моментов, вся работа должна быть выполнена заново. Рекомендуется при выполнении контрольной работы оставлять в конце тетради несколько чистых листов для всех дополнений и исправлений в соответствии с указаниями преподавателя. Вносить исправления в сам текст работы после ее проверки запрещается. 47 СОДЕРЖАНИЕ Введение ……………………………………………………………………….. 3 Общие рекомендации по работе над курсом Экология ………………….. 4 Рабочая программа дисциплины Экология ………………………………. 5 Самостоятельное изучение …………………………………………………… 13 Рекомендуемая литература …………………………………………………… 18 Методические указания по изучению дисциплины Экология ………….. 19 Практические занятия ………………………………………………………… 25 Контрольные задания …………………………………………………………. 34 Примеры тестов и контрольных вопросов для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации ……………………………………... 44 Правила выполнения и оформления контрольных работ ………………….. 46 Учебное издание ЭКОЛОГИЯ Программа, методические указания по изучению дисциплины Для студентов заочной формы обучения направления подготовки 140400.62 Электроэнергетика и электротехника, квалификации – бакалавр Составители Дыганова Роза Яхиевна, Ситдикова Рамиля Рафаиловна Кафедра инженерной экологии и рационального природопользования КГЭУ Авторская редакция Компьютерная верстка Т.И. Лунченкова Подписано в печать 22.03.13. Формат 60 84/16. Бумага «Business». Гарнитура «Times». Вид печати РОМ. Усл. печ. л. 2,79. Уч.-изд. л. 2,09. Тираж 3000 экз. Заказ 4599 Редакционно-издательский отдел КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51 |