И.М.Ильина., Корепанова Л.Ф., Рымашевская И.Н.

Стр 1 из 2Следующая ⇒

И.М.Ильина., Корепанова Л.Ф., Рымашевская И.Н.

ЭКОЛОГИЯ

Методические указания

По выполнению контрольной работы

по дисциплине «Экология»

для бакалавров всех направлений подготовки

Заочной формы обучения

Альметьевск, 2014

УДК 502

И 45

Ильина И.М, Корепанова Л.Ф., Рымашевская И.Н.

И 45 Экология: Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Экология»для бакалавров всех направлений подготовки заочной формы обучения –Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, -2014.- 24с.

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы и подготовки к сдаче зачета по дисциплине «Экология».

В методических указаниях рассмотрены вопросы нормирования, контроля и управления качеством воды в водных объектах, а так же возможности сброса сточных вод предприятия в водоем.

В методических указаниях приведено решение задачи; задачи для самостоятельного решения; список рекомендованной литературы (основной и дополнительный).

Печатается по решению учебно-методического совета АГНИ.

Рецензенты:

Хузина Л.Б. – д.т.н., профессор, зав.кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин АГНИ

Марданова Э.И. – к.т.н., доцент, зав. кафедрой прикладной химии АГНИ

Содержание
1.	Общие указания
2.	Введение
3.	Нормативные требования к качеству воды
4.	Контроль и управление качеством воды в водных объектах
5.	Практическая часть
6.	Оформление титульного листа
7.	Литература

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Настоящие методические указания предназначены для выполнения контрольной работы, подготовки к сдаче зачета по дисциплине «Экология». Содержание и объем требований определяется программой дисциплины «Экология».

При оформлении контрольной работы следует придерживаться следующих правил:

-задача должны строго соответствовать варианту;

-условия задачи должны быть переписаны в тетрадь полностью;

- решение задачи должно содержать краткие объяснения и комментарии к выполненным арифметическим действиям.

Номер варианта контрольной работы определяется по двум последним цифрам номера личного дела. Например, студенту имеющему номер личного дела 61-21-15, необходимо выполнить пятнадцатый вариант контрольной работы.

Прежде чем приступать к решению задачи, необходимо изучить теоретические основы данной темы и усвоить тот объем теоретического материала, который необходим для осознанного решения задачи.

Выполненную контрольную работу следует своевременно направить в деканат очно-заочного факультета. Получив проверенную работу, в случае необходимости, нужно исправить допущенные ошибки в той же тетради и сдать на ее повторное рецензирование.

ВВЕДЕНИЕ

Вода – больший дефицит, чем энергия. У нас есть альтернативные источники энергии, но альтернативы воды нет.

Юджин Одум

Вода – незаменимое природное богатство, выполняющее особую экологическую функцию. Все свободные воды, которые могут перемещаться под влиянием солнечной энергии и сил гравитации, переходить из одного состояния в другое, образуют гидросферу – одну из оболочек Земли.

Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое проявляется в процессе круговорота воды в природе.

Основная масса гидросферы сосредоточена в океанах и морях (1, 35*10⁹км³). Мировой океан является замыкающим звеном круговорота Н₂О в природе, коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс.км³ воды. Основная часть вековых запасов пресных вод суши (29*10⁶км³) сконцентрирована в ледниковых покровах Антарктиды и Гренландии (табл.№1).

Подземные воды суши по своему объему в гидросфере занимают третье место (9, 5*10⁶км³).

Таблица 1.

Сравнительное распределение запасов пресной воды у поверхности Земли (без ее запасов в горных породах)

Местоположение	Запасы воды
%	км³*10⁶
Полярные льды и горные ледники
Грунтовые воды на глубинах, м: 750-4000	13, 6	4, 2 5, 3
Озера	0, 3	0, 12
Реки	0, 03	0, 12
Почвы	0, 06	0, 24
Атмосфера	0, 035	0, 13
Всего:

Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды).

Водные объекты - это сосредоточение природных вод на поверхности земли либо в ее недрах, являющиеся важными элементами природного комплекса и удовлетворяющие потребности человеческого общества в воде.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, расширение орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов усложняет проблемы обеспечения водой. Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают.

Важнейшей задачей в условиях промышленного развития и временной неизбежности отведения отходов в водные биогеоценозы является установление допустимых нагрузок на водные объекты в результате водопользования и водопотребления.

Водопользование – это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации. Водопользование в основном осуществляют рыбное хозяйство, водный транспорт, гидроэнергетика.

Водопотребление – это использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием и с возвращением в источники водозабора в измененном состоянии. Крупнейшие водопотребители – сельское хозяйство, промышленность и культурно – бытовое хозяйство.

Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, определяемая его физическими особенностями, а также способностью к нейтрализации примесей, рассматривается как предельно допустимая нагрузка на данный водный объект (ПДН).

Однако, поскольку использование воды связано или с ее изъятием из мест локализации, а значит, с угрозой истощения этого водного объекта, разрушением его экологической системы, или с использованием объекта в целях купания, рыбной ловли, отдыха на воде, ограничение нагрузки только с точки зрения поступления в воду промышленных отходов, явно недостаточно.

В этих случаях речь должна идти о разработке нормативов предельно допустимой экологической нагрузки на водный объект (ПДЭН).

В соответствии с основным документом, регламентирующим водопользование («Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами») допустимая нагрузка на водоем ( С_доп ) определяется как разность между установленной нормативной и уже существующей ( С_сущ ) нагрузкой.

Например, если под нормативной нагрузкой понимается концентрация некоторго вещества ( С_норм ), то возможность отведения этого вещества в данный водоем ( С_доп ) составит:

С_доп = С_норм – С_сущ

Если показатели состава и свойств воды в водном объекте изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности, бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования, то такой водный объект считается загрязненным.

Нормативные требования к качеству воды

Работа промышленных предприятий связана с потреблением воды. Вода используется в технологических и вспомогательных процессах или входит в состав выпускаемой продукции. При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в ближайшие водные объекты.

Сточные воды можно сбрасывать в водные объекты при условии соблюдения гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования.

В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод» все водные объекты подразделяются на два вида водопользования, которые, в свою очередь, делятся на категории (Табл.2).

Таблица 2.

Водные объекты
I вид – хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование	II вид – рыбохозяйственное водопользование
I категория – водные объекты, используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности	Высшая категория – места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов
II категория – водные объекты, используемые для культурно-бытовых нужд (купание, занятие спортом и отдых населения)	I категория – водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствитель-ностью к содержанию кислорода
II категория – водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

При сбросе сточных вод в водные объекты нормы качества воды водного объекта в расчетном створе, расположенном ниже выпуска сточных вод, должны соответствовать санитарным требованиям в зависимости от вида водопользования.

Для нужд населения используют только пресную воду, содержащую определенное количество растворимых солей и нерастворимых примесей. В случае превышения этих показателей природная вода подвергается очистке, направленной на удаление взвешенных веществ и солей, в основном кальция и магния.

К каждой категории водопользования с точки зрения качества воды предъявляются различные требования: в одних случаях – более, в других – менее жесткие.

В воде рыбохозяйственных водоемов присутствие этих веществ вообще не допускается (ПДК =0), что объясняется прогрессивным накоплением этих веществ в последовательных звеньях пищевых цепей.

Некоторые вещества могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм только при попадании внутрь, другие опасны как при попадании внутрь, так и при контактном воздействии. Соответственно присутствие первых ограничивает возможности для купания и умывания (санитарное ограничение), а вторых – лимитирует как купание, так и использование воды для питьевых нужд и приготовления пищи.

Некоторые вещества вредны в сравнительно высоких концентрациях именно при контактном или органолептическом воздействии, и поэтому их ПДК в водных объектах первой категории имеют высокие значения с обще санитарной точки зрения. Однако в водных объектах второй категории они оказываются вредными для их фауны, и здесь на первое место выдвигается их токсическое действие.

Соответственно нормы ПДК на эти вещества ожесточаются, например, если в водных объектах первой категории ПДК аммиака составляет (по азоту) 2мг/л, то во второй категории – в 40 раз ниже. Есть вещества малоядовитые, но обладающие резким запахом, например нефтепродукты.

В водных объектах первой категории преимущественное значение имеет запах, поэтому в основу ограничения кладутся органолептические свойства воды, загрязненной нефтью (ПДК=0, 3). Однако мясо рыб, обитающих в загрязненной нефтепродуктами воде, обладает более резким запахом, а кроме того, нефть токсична для икры, мальков, личинок. Поэтому в таких объектах присутствие нефти лимитируется, прежде всего по рыбохозяйственному показателю, и ПДК здесь снижается до 0, 05мг/л.

Таким образом, для обеспечения чистоты водных объектов кроме предельно допустимых концентраций используется другой норматив: лимитирующий показатель вредности, отражающий приоритетность требований к качеству воды.

В водных объектах культурно – бытового и хозяйственно – питьевого назначения в основу нормирования положены преимущественно санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический лимиты, а в водных объектах рыбохозяйственного назначения – в основном рыбохозяйственный, токсикологический и отчасти органолептические лимиты.

Что касается предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водных объектов, то соответственно лимитирующим показателем вредности существуют два вида ПДК: для воды водных объектов первой и второй категории.

ПДК в воде водных объектов первой категории существуют для 640 веществ, второй категории – для 147 веществ, причем лишь некоторые из них присутствуют в обоих списках.

Основное нормативное требование к качеству воды в водных объектах:

- соблюдение установленных предельно допустимых концентраций, т.е. группы экологических стандартов, оценивающих состояние окружающей среды в целом. Санитарное состояние водных объектов и качество их воды у мест водопользования должны соответствовать нормативным показателям, т.е. ПДК.

Предельно допустимая концентрация примеси в воде водного объекта - это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других видов водопользования.

Иными словами предельно допустимая концентрация вредных веществ в водном объекте – это такая концентрация, при превышении которой, вода становится непригодной для питья или других видов водопользования.

Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе, заложенном в водотоках, - в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (хозяйственно – питьевое водоснабжение, место купания, организованного отдыха, территория населенного пункта).

На непроточных водоемах – в одном километре по обе стороны от пункта водопользования. Створ – это участок реки, на котором располагается пруд или платина, обеспечивающие подъем уровня воды.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Используя исходные данные и данные таблиц 3, 4, 5, 6, определить возможность сброса сточных вод предприятия в водоем. Задача решается как для водотоков, так и для непроточных водоемов.

В методических указаниях рассматривается этот вопрос на примере водотоков.

Задача

Предприятие осуществляет сосредоточенный выпуск в водоток сточных вод, содержащих вредные компоненты, концентрация каждого из которых – С_ст. Выпуск сточных вод производится у берега (в стержень реки) с максимальным расходом q_ст. Расчетный створ пункта водопользования расположен от места выпуска сточных вод на расстоянии L ниже по течению водотока. На участке смешения водоток имеет средний объемный расход Q_в, среднюю глубину русла – Н_в и среднюю скорость потока – V_в. Фоновая концентрация вредных веществ в водотоке – С_ф.

Требуется:

1) определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе водопользования;

2) определить концентрацию каждого вредного компонента сточных вод после смешения с водотоком в расчетном створе водопользования;

3) составить уравнение материального баланса смешения сточных вод предприятия с водотоком;

4) оценить санитарное состояние воды в расчетном створе пункта водопользования.

Сделать выводы. В случае несоблюдения требований санитарных условий в водотоке указать, какие технические, технологические или другие мероприятия могут быть осуществлены для достижения требуемых условий.

Пример

Предприятие осуществляет сосредоточенный выпуск в водоток сточных вод, содержащих вредные компоненты, концентрация которых равна С_ст. нефть =1, 6 мг/л; С_ст _.свинец =0, 4 мг/л; С_ст. ОП-7 =0, 06 мг/л. Фоновая концентрация вредных веществ в водотоке – С_ф. нефть=0, 35 мг/л; С_ф _.свинец=0, 04 мгл/л; С_ф _.ОП-7 =0, 17 мг/л. Выпуск сточных вод производится у берега ξ = 1 с максимальным расходом q_ст. =1м³/с. Расчетный створ пункта водопользования расположен от места выпуска сточных вод на расстоянии L =77 км ниже по течению водотока. Расстояние от места выпуска сточных вод в водотокдо створа ближнего пункта водопользования по прямой l= 66 км. На участке смешения водоток имеет средний объемный расход Q_в =110 м³/с, среднюю глубину русла – Н_в =4, 2 м и среднюю скорость потока – V_в. =4, 2 м/с.

Литература

1. Ягафарова Г.Г., Насырова Л.А., Шахова Ф.А. и др. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе: учебное пособие. - Уфа, УГНТУ, 2007. -334с.

2. Бродская Н.А, Воробьев О.Г., Маковский А.Н. и др. Экология. Сборник задач, упражнений и примеров: учебное пособие для вузов - М.: Дрофа, 2006. - 508с.

3. Кузнецова Е.В, Туктамышев А.Ф., Болгова А.С. и др. Методы и технические средства очистки нефтесодержащих сточных вод.- СПб.: Недра, 2006, - 192с.

4. Акинин Н.И. Промышленная экология: принципы, подходы, технические решения.-Долгопрудный, Интеллект, 2011, - 312с.

5. Акинова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для ВУЗов – М.: ЮНИТИ, 1998.-455с.

6. Булатов А.И., Макаренко П.П., Шеметов В.Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. – М.: Недра, 1997.- 483с.

7. Проскуряков В.А., Шмидт А.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. – Л.Химия, 1997

8. Амиров Я.С., Сайфуллин Н.Р., Гимаев Р.Н. Технико-экономические аспекты промышленной экологии. Ч.2. Защита водоемов: Учебное пособие. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 1995.-262с.

9. Методические указания по применению правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.- М.: Харьков, 1982.

Дополнительная литература

1. Протасов В.Ф., Молчанов А.В.. Экология, здоровье и природопользование в России /Под ред.В.Ф. Протасова. – М.: Финансы и статистика, 1995.-528с.

2. Алексеева Н.А., Абдрахимов Ю.Р., Шарафутдинов М.С. Методические указания к практическим занятиям по курсу «Теоретические основы экологии». – Уфа, УГНТУ, 1993

3. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. – 637с.

4. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Учеб.пособие для химико-технологических вузов. – М.: Высш.шк., 1988.-272с.

5. Панов Г.Е., Петряшин Л.Ф., Лысяный Г.Н. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. – М.: Недра, 1986. – 244с.

И.М.Ильина., Корепанова Л.Ф., Рымашевская И.Н.

ЭКОЛОГИЯ

Методические указания

12 Следующая ⇒