Экология. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ и самостоятельной работы по дисциплине Экология для студентов очной и заочной форм обучения специальности 23. 05. 06 Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей Чита
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Забайкальский институт железнодорожного транспорта – филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ЗабИЖТ ИрГУПС) Кафедра «Научно-инженерные дисциплины В. И. Коннов ЭКОЛОГИЯ Методическое пособие по выполнению лабораторных работ и самостоятельной работы Чита 2017 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Забайкальский институт железнодорожного транспорта – филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ЗабИЖТ ИрГУПС) Кафедра «Научно-инженерные дисциплины В. И. Коннов ЭКОЛОГИЯ Методическое пособие по выполнению лабораторных работ и самостоятельной работы по дисциплине Экология для студентов очной и заочной форм обучения специальности 23.05.06 Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей Чита 2017 УДК 574 ББК Б 1 К 64 Рецензенты завкафедрой Безопасность жизнедеятельности Забайкальского государственного университета, проф, др техн. наук, заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН, МАНЭБ, РЭА Е. Т. Воронов проф. кафедры «Научно-инженерные дисциплины Забайкальского института железнодорожного транспорта, др мед.наук Н. Д. Авсеенко. Коннов В. ИК Экология.Методическое пособие по выполнению лабораторных работ и самостоятельной работы по дисциплине Экология для студентов 2 и 3 курсов очной и заочной форм обучения специальности 23.05.06 Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей. – Чита ЗабИЖТ, 2017. – 73 с. В методическом пособии изложены требования к выполнениюлабораторных работ и самостоятельной работы по дисциплине Экология. Предназначено для студентов 2 и 3 курсов очной и заочной форм обучения специальности Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство, подробно изучающих цели, задачи экологии. Может быть использовано студентами других специальностей для самостоятельной работы. Забайкальский институт железнодорожного транспорта (ЗабИЖТ), 2017 План издания 2017 г. Коннов Василий Иванович ЭКОЛОГИЯ Методическое пособие по выполнению лабораторных работ и самостоятельной работы по дисциплине Экология для студентов 2 и 3 курсов очной и заочной форм обучения специальности 23.05.06 Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей *** Редактор Л. Н. Вазаева Подписано в печать 24.05.2017 г.П.1.18. Печать офсетная. Бумага тип. № 2. Формат х. Печ. л. 3,31. Тираж 30. Цена 294 руб. *** 672040, г. Чита, ул. Магистральная, 11, ЗабИЖТ 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 5 ВВЕДЕНИЕ. 7 1 Лабораторная работа №1……..…………………...…………… 8 1.1. Расчет шума в пределах жилого массива и составление плана мероприятий поего снижению до нормальных величин 8 1.2. Исходные материалы для расчета уровня шума 12 1.3. Отрицательное влияние шума на здоровье людей. 15 2. Лабораторная работа №2……..……………………………..… 16 2.1. Расчет уровня загрязнения атмосферы оксидом углерода при проектировании автомобильной дороги, поселка и социально–культурных объектов. 16 2.2. Исходные данные. 21 2.3. План мероприятий по снижению загрязнения атмосферы оксидом углерода при проектировании автомобильной дороги, поселка и социально–культурных объектов 23 3. Лабораторная работа №3……..…………………..…………… 23 3.1. Расчет параметров котельной (высоты трубы) с учетом безопасного рассеивания вредных газов и твердых веществ в атмосфере (оксид углерода, сажа) при проектировании социально-бытовых объектов ………………………………………………….. 23 3.2. Исходные данные ……………………………….……… 38 3.3. Расчетная часть. 39 4. Лабораторная работа №4……..……………...………………… 42 4.1. Расчет предельно допустимого выброса вредных газов (диоксида азота и ацетальдегид) при проектировании социально-бытовых объектов. Определение платы за выбросы в атмосферу. 42 4.2. Исходные данные 44 4.3. Расчет. Формулы для расчета ПДВ………..…………. 46 5. Лабораторная работа №5……..……………………………… 50 5.1. Расчет фактической и нормативной концентраций загрязняющих веществ в сточных водах предприятий с учетом лимитирующего признака вредности 50 4 5.2. Расчет фактической и нормативной концентраций загрязняющих веществ в сточных водах предприятий с учетом лимитирующего признака вредности. Расчет эффекта очистки сточных вод Предприятия 56 5.3. Исходные данные. Расчет общих параметров. 58 6. Лабораторная работа №6……..………………………..……… 61 6.1. Применение различных мероприятий, позволяющих снизить воздействие звука в пределах жилого массива до нормальных величин. 61 6.2. Теоретический материал по влиянию шума на человека. 61 6.3 Исходные данные. Расчет. 65 7. Лабораторная работа №7……..……………………………..… 67 7.1. Исследование физических показателей качества воды. 67 7.2. Основные сведения. 67 7.3. Опыт Исследование запаха воды. 70 7.4. Опыт 2. Исследование цветности воды 71 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73 5 ПРЕДИСЛОВИЕ Ресурсы нашей планеты – как исчерпаемые, таки неисчерпаемые – интенсивно использовались и используются для обеспечения всем необходимым человеческого общества для его дальнейшего развития. Взаимодействие человека с природой видоизменяет ее. Направленные антропогенные изменения в природе в большинстве случаев носят позитивный характер. Однако в ряде случаев они ведут к негативным последствиям. В 1993 году, поданным наблюдений органов Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу, в 231 городе, где население составляет более 64 млн. человек (4 % жителей России, среднегодовой уровень загрязнения воздуха превышал санитарно-гигиенические нормы ПДК (в 1992 году таких городов было 171). Около 40 млн. человек – жителей 86 городов – испытывало воздействие вредных веществ, враз и более превышающих нормы ПДК. В целом влияние человеческого общества на природную среду характеризуется следующими показателями загрязнение гидросферы нефтепродуктами увеличилось по сравнению с естественным враз и составляет 2135 10 тонн в год – загрязнение гидросферы тяжелыми металлами только в ХХ столетии возросло враз количество углекислого газа в тропосфере увеличилось по сравнению с началом века на 25 %, сернистого газа – на 75 %, взвешенных частиц в городах – на 100 %; – химические соединения, такие как фреон, фтористые соединения, газы от сгорания топлива разрушают озоновый слой и приводят к образованию озоновых дыр в тропосфере. Вполне естественными задачами в этих условиях являются рациональное использование природных ресурсов, охрана природы от вредных антропогенных воздействий и, следовательно, выработка стратегии охраны природной среды и рационального природопользования. В современном обществе резко возрастает роль инженерной экологии, призванной на основе оценки степени вреда, наносимого природе индустриализацией, разрабатывать и совершенствовать инженерно- технические средства защиты окружающей среды, развивать основы создания замкнутых, безотходных и малоотходных технологических циклов и производств. В связи с этим важное место в деле охраны окружающей среды отводится теоретическим основам защиты биосферы. Цель дисциплины Экология состоит в получении необходимых знаний об основных методах и закономерностях физико-химических процессов защиты среды, основных технологиях очистки жидких стоков и их отведения вводные объекты, о физических принципах защиты от загрязнения водной среды. 6 При разработке пособия был обобщен опыт преподавания автором экологических дисциплин в высших учебных заведениях. В методическомпособии использованы разработки Н.Н. Абрамова, О.А. Алекина, ЕД. Бабенкова, СВ. Белова, А.Ф. Барабинова, А.Г. Ве- тошкина, АН. Голицина, В.К. Дебольского, В.С. Дикаревского,А.И. Жуко- ва, В.А. Зайцева, Е.А. Ельчанинова, Н.В. Кельцева, В.И. Коннова, А.П. Красавина, И.И. Мазура, Н.Н. Моисеева, А.Г. Назарова, Ю.А. Нифонто- ва, А.В. Панина, В.П. Панова, АИ. Радионова, ЛИ. Цветковой и др. Автор с благодарностью примет все пожелания и замечания, которые просьба направлять в издательство Забайкальского института железнодорожного транспорта. ВВЕДЕНИЕ 7 Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ и самостоятельной работы студентами 2, 3 курсов очной и заочной форм обучения специальности 23.05.06 Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей. Большой интерес к изучению экологических процессов, вызванный в последние десятилетия ухудшающимся состоянием окружающей среды, побудил исследователей к активному исследованию биосферы, экосистем. По мере усложнения экологических явлений используются современные вычислительные системы, реализуемые на базе компьютерных технологий, построенные с применением математики и логических умозаключений. Все чаще используются модели, которые в отличие от реального физического эксперимента имеют ряд неоспоримых преимуществ, свя- заных стремя основными особенностями во-первых, это экономия материальных ресурсов, требуемых для постановки и проведения физического эксперимента во-вторых, возможность апробации экологической системы в изменяющихся по воле экспериментатора условиях в-третьих, оценка работоспособности системы с длительным жизненным циклом в существенно сжатые сроки. Принципиально можно выделить несколько уровней в экологии в зависимости от исследуемого объекта микроуровень (исследования экологического процесса на уровне небольшого региона, макроуровень (на уровне значительного географического района, мегауровень (на уровне всей планеты) При экологическом исследовании могут преследоваться различные цели Изучение структуры конкретного объекта, его свойств, законов развития и взаимодействия с окружающим миром. Разработка способов управления объектом. Например, защита окружающей среды требует разработки не только новых высокоэффективных способов очистки воды, почвы и воздуха, но и внедрения ресурсосберегающих технологий, осуществления мероприятий по восстановлению природных качеств среды и т.д. Целью в этом случае является создание таких условий, при которых негативные процессы в природной среде (объект) сменились бы позитивными и, при этом, продолжалось бы экономическое развитие общества. Очевидно, что решение такой задачи невозможно без создания модели окружающей среды и ее компонентов. Прогнозирование прямых и косвенных последствий от различных видов воздействия на объект. Например, государственной экологической экспертизой осуществляется проверка соответствия хозяйственной и иной деятельности требованиям экологической безопасности общества. Для этого, в частности, необходимо, чтобы технико-экономическое обоснование и проекты содержали прогноз изменений в окружающей среде. В соответствии с рабочей программой дисциплины студенты должны выполнить лабораторные работы по основным темам курса согласно выбранному варианту. 1. Лабораторная работа №1 1.1. Тема Расчет шума в пределах жилого массива и составление плана мероприятий по его снижению до нормальных величин Задание 1. Изучить теоретический материал по влиянию шума на человека. По одному из вариантов (табл. 1) рассчитать величину шума, возникающего при движении автомобилей по асфальтированной дороге, на территории жилой застройки города. Для измерения величины шума на исследуемом участке автомагистрали использовать шумомер. 3. Составить план мероприятий по снижению уровня шума до нормативных пределов в жилом массиве. Сделать вывод по работе. ХОД РАБОТЫ. Теоретический материал по влиянию шума на человека. Шумом называются любые нежелательные для человека звуки, мешающие труду или отдыху, создающие акустический дискомфорт. Факторы, влияющие на уровень транспортного шума. Основным источником шума в городах является транспорт, и его шумовое воздействие постоянно растет. На уровень шума влияет ряд факторов интенсивность транспортного потока (наибольшие уровни шума регистрируются на магистральных улицах больших городов при интенсивности движения 2000 - 3000 авт/ч). Так, в Москве по основным радиальными кольцевым магистралям проходят 5000-7000 авт/ч и более. Поданным опросов, автотранспортные шумы ощущают 2 млн. жителей столицы, железнодорожные шумы в черте города -500 тыс. человек. Повышенную шумовую нагрузку испытывает примерно треть территории Москвы. Автотранспорт, как основной источник шума в городах, вызывает у 60% населения различные болезненные реакции. Скорость транспортного потока (при увеличении скорости транспортных средств происходит возрастание шума двигателей, шума от качения колес по дороге и преодоления сопротивления воздуха. Состав транспортного потока (грузовой транспорт создает большее шумовое воздействие по сравнению с пассажирским.Поэтому возрастание доли грузового подвижного состава в транспортном потоке приводит к общему возрастанию шума. Тип двигателя (сравнение двигателей соизмеримой мощности позволяет провести их ранжирование по возрастанию шума – электродвигатель, карбюраторный двигатель, дизель, паровой, газотурбинный двигатель. Тип и качество дорожного покрытия наименьший шум создает асфальтобетонное покрытие, затем по возрастающей – брусчатое, каменное и гравийное. Неисправное дорожное покрытие любого типа, имеющие выбоины, раскрытые швы и нестыковки поверхностей, атак же ямы и проседания создают повышенный шум. Планировочные решения территорий продольный профиль и извилистость улиц, наличие разноуровневых транспортных развязок и светофоров влияют на характер работы двигателей, а следовательно, и на создаваемый шум. Высота и плотность застройки определяют дальность распространения шума от магистралей. Так, ширина зон акустического дискомфорта вдоль магистралей в дневные часы может достигать 700 – 1000 м в зависимости от типа прилегающей застройки. Из рисунка 1 следует, что ухо человека воспринимает звуковые колебания большого диапазона частот. При превышении значений предела порога слышимости слуховой аппарат вместе со слуховым центром мозга может воспринимать звуковые колебания не только акустического, но ультразвукового и инфразвукового диапазонов. Значительное физиологическое воздействие на организм человека оказывают неслышимые инфразвуки, особенно имеющие большие амплитуды колебаний, которые входят в резонанс с колебаниями внутренних органов и могут ощущаться как боль в ухе. В естественных экосистемах инфразвуковые колебания возникают при землетрясениях ураганах, штормах и других природных катаклизмах. В искусственных экосистемах они проявляются при работе машин и механизмов. Много источников инфразвука имеется на транспорте. С ним сопряжена работа компрессорных установок, тормозных систем поездов и грузовых автомобилей, тяговых электродвигателей, дизелей, газовых турбин и т.д. В транспортных процессах инфразвуку, как правило, сопутствуют высокочастотные звуки акустического диапазона, поэтому инфразвук мало ощутим, но от этого не становиться менее опасным. 10 Выделяют пороги инфразвукового воздействия. Рис. 1. Область звуковых колебаний. 1- инфразвуковая, 2- акустическая- ультразвуковая, 4 – гиперзвуковая Порог опасности смерти оценивается инфразвуком с размахом колебаний дБЛ, который приводит к смерти даже при кратковременном воздействии. Порог потенциальной опасности для жизни человека представляют инфразвуки интенсивностью 155 – 180 дБЛ. Они приводят к психофизиологическим отклонениям, которые трудноизлечимы. Порог переносимости инфразвука 140 – 155 дБЛ. При длительном действии такого инфразвука в организме развиваются психофизиологические отклонения от нормы, которые носят устойчивый характер. Порог безопасности считается при уровне инфразвука 90 дБЛ. Акустический диапазон включает шумы производственные и бытовые, непрерывные и импульсные. Большую величину шумового воздействия создают транспортные средства. Шум уличного движения в больших городах, авиационный и от движения железнодорожных составов дают основной оклад в шумовой фон города. В акустическом диапазоне высокочастотные шумы считаются более вредными. Транспортные средства создают преимущественно низко и среднечастотный спектр 11 шума. Например, при движении поезда высота звуков обычно составляет Гц. Ультразвук также вреден для человека, но его воздействия проявляются реже. Ультразвук неслышим для человека, но воспринимается и издается некоторыми животными (летучие мыши, рыбы, насекомые, птицы и др) Он представляет собой механические колебания в газах, жидкостях и твердых телах. Используются в производственных процессах при металлообработке в ультразвуковых установках, для получения эмульсий, сушке, очистке, сварки, для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи. Ультразвук возникает при работе станков, ракетных и иных двигателей. Влияние ультразвука низкочастотного диапазона, характерного для промышленного производства, оказывает действие на организм человека не только в зоне контакта, но и на всю поверхность тела и на вестибулярный аппарат. Даже небольшие дозы ультразвукового облучения этого диапазона при длительных и многократно повторяющихся воздействиях вызывают у работающих слабость, сонливость, снижение работоспособности. Гиперзвук представляет упругие волны, сходные с ультразвуком. Получают его искусственно, генерируя с помощью специальных излучателей. Распространяется только в кристаллах, в воздухе сильно поглощается. Для транспортных процессов нехарактерен. Продолжительность шумового воздействия третий показатель влияния шума. Большая продолжительность воздействия шума оказывает вредное влияние на слухи общее здоровье человека. В условиях сильного шума возникает опасность снижения и потери слуха, которая во многом обусловлена индивидуальными особенностями человека. Некоторые люди теряют слух даже после короткого периода воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, у других даже сильный шум при продолжительном воздействии не приводит к потере слуха. Длительное шумовое воздействие рассматривается как один из факторов, вызывающих повышенную заболеваемость. С действием шума связаны рост нервных, сердечно-сосудистых заболеваний, язвенной болезни, развитие тугоухости у городского населения и рабочих некоторых профессий, связанных с воздействием шума. Шум оказывает вредное воздействие на центральную нервную систему, вызывая переутомление и истощение клеток коры головного мозга. Понижается внимание, нарушается координация движений, ухудшается работоспособность. В современном мире рост городов сопровождается ускоренным развитием транспорта, промышленности, телевидения и других источников шума. Основным из них следует признать транспорт – автомобильный, городской, железнодорожный, воздушный. Вредное шумовое влияния транспорта сопровождает человека всю его жизнь и усиливается под действием вибрации, загазованности и других видов воздействия. 12 Критерии субъективного восприятия шума человеком. Три основные физические характеристики звука уровень (интенсивность, распределение по частотам (высота звука) и время (продолжительность воздействия) рассматриваются как критерии субъективного восприятия шума человеком, которые подразделяются натри типа 1. максимальные уровни шума с учетом психофизиологической реакции человека на шум (с помощью стандартных коррекций шумомера по шкалам (А, В, D), например, критериями первого типа являются уровень звука L A (дБЛ), уровень воспринимаемого шума PNL (дБ) или с учетом поправки на тональность звука – PNLT (дБ 2. эффективные уровни шума, характеризующие воздействие шума при единичном проследовании транспортного средства с учетом времени его звучания, например, к критериям второго типа относят эффективный (мгновенный) уровень воспринимаемого шума EPNL (дБ 3. уровни суммарного воздействия шума учитывающие не только максимальные уровни при каждом проследовании, но и их частоту на определенное время суток, например L, атак же аналогичные критерии, используемые за рубежом. – DNL, NEF, NNI, CNR, атак же критерий WECPNL , разработанный для использования в гражданской авиации, в международных связях. |