Антропогенна евтрофікація внутрішніх водоймищ. Причини, механізм, наслідки, шляхи подолання

 Визначення  концентрацій шкідливих  речовин у газуватих  викидах

Основою законодавства про охорону атмосферного повітря є гранично допустимі концентрації шкідливих речовин /ГДК/ у г чи мг, тобто в масових одиницях шкідливої речовини в одиниці об'єму повітря. Для населених пунктів установлюють два види ГДК.

   Для тих речовин, що роблять негайну  або тимчасову дратівну дію, встановлюють максимально разові гранично допустимі концентрації /ГДК_Сд / за 20-хв. період.

    Для речовин, що роблять шкідливий вплив  при накопичуванні в організмі, встановлюють середньодобові гранично допустимі концентрації /ГДК_С д /. При цьому маються на увазі середньодобові концентрації за рік, а не у визначену добу.

   Величина  найбільшої концентрації будь-якої шкідливої  речовини в атмосферному повітрі не повинна перевищувати величини ГДК, тобто См<ГДК. У випадку присутності в атмосферному повітрі декількох речовин, які мають здатність до сумарної дії, сума їхньої концентрації не повинна перевищувати одиниці. Ефектом сумації володіють, наприклад, фенол і діоксид сірки; діоксид сірки і діоксид азоту: діоксид сірки і сірководень; озон, діоксид азоту і формальдегід і ін. ГДК для шкідливих речовин можна знайти в довідковій літературі. Вони визначені санітарними нормами /СН/, будівельними нормами і правилами /СНІП/ і обов'язкові для застосування на всій території країни. Значення ГДК для деяких речовин наведені в таблиці 1. 

 

Задача1.1

   Чи  буде небезпечним сумарний вплив  оксиду вуглецю /CO/, діоксиду сірки /SO/ і сірководню /H₂S/, якщо вони містяться у повітрі в концентраціях, приведених у Додатку 1. У розрахунку використовувати максимально разові ГДК для повітря населених пунктів (табл. 3.1).

Додаток 1 

Розв'язок

     При одночасній присутності в повітрі  декількох шкідливих речовин, що володіють сумарним шкідливим впливом, визначають їхню безрозмірну сумарну концентрацію, що не повинна перевищувати одиниці. 
 
 

Відповідь:  Оскільки безрозмірна сума концентрації суміші менше 1, то ця суміш безпечна. 

 

  2. Визначення концентрацій шкідливих речовин у воді поверхневих водойм

   За  стандарт якості води у водоймах різного  при значення встановлено ГДК окремо для рибогосподарчих водойм та водойм санітарно-побутового призначення. Вимоги до якості води у водоймах, призначених на рибогосподарчі цілі, специфічні та в більшості випадків більш жорсткі, ніж такі самі у водних об'єктах господарсько-побутового призначення. Стосовно питної води, то після очистки вона мусить відповідати стандартам "Охрана природы. Гидросфера. Требования к качеству питьевой воды" (група 2).

   Для водного середовища ГДК забруднюючих речовин означає таку концентрацію цих речовин у воді, вище якої вона стає непридатною для одного або декількох видів водокористування.

   При наявності у стічних водах, що потрапляють до водойми, декількох  шкідливих речовин, знаходять їх підсумок, визначивши безрозмірну концентрацію q та прирівнюють до одиниці. Якщо q >1, то відзначається порушення ГДК. Однак, не всі забруднювачі можна віддавати сумації, наприклад, "активний хлор", радіонукліди, нітрати.

 

Задача  2.1

   До  водойми санітарно-побутового призначення  надходять Q, м³/годину стічної води. У воду потрапляє щогодини G, г бензину. Яка концентрація С, мг'л бензину буде у воді і чи небезпечна вона?

Додаток 3 

 
 
 
 
 
 
 
 

C_i=G/Q≤ГДК

C_i=8/270=0.0296>0.001 
 
 
 

Відповідь:   Концентрація С=0.0296 мг/л бензину буде у воді і вона небезпечна.

 

4. Розрахунок  потужності викиду

   У цілому ряді випадків, зв'язаних з оцінкою  впливу викидів даного виробництва на навколишнє середовище, а також проектування газоочисних систем, виникає необхідність визначення кількості шкідливих речовин, що містяться у викидах. Кількість речовини, що виділяється з джерела викидів за одну секунду, годину, добу або рік, називають потужністю викиду. У природоохоронних заходах найчастіше використовують поняття "секундний викид" і "річний викид". Відповідно розмірність потужності - г/с і т/рік.

    Вихідними даними для розрахунку потужності викидів  є загальна витрата газів /м³/с/ із джерела викидів і зміст окремих шкідливих компонентів, виражений в об'ємних відсотках /% об./ чи масовою концентрацією /г/м³ /.

    Загальний обсяг газів, що викидаються, можна  визначити, якщо відома швидкість газів на виході з труби /джерела викидів/ і її геометричні параметри, по формулі /м³/с/:

Q = W*S 

 
де W - швидкість газів на виході з джерела викидів, м/с;

S - площа гирла джерела викиду /труби/, м².

    Визначення  потужності викиду інгредієнтів, зміст  яких виражено масовою концентрацією, не складає складності: для цього загальну витрату газів, що викидаються, варто помножити на концентрацію даної речовини.

 

Задача 4.1

   Виходячи  з даних, які представлені у Додатку 5, що характеризують роботу технологічного агрегату підприємства, визначити потужність викиду кожної забруднюючої речовини (г/с) та (т/рік) без очистки та з очисткою. Середній експлуатаційний коефіцієнт очистки по газоподібним компонентам складає 70%, по пилу та смолистим речовинам - 98%. Річний час роботи обладнання - 8760 годин. 
 

      Додаток 5 таблиця 4.1

 

Визначимо об’єму витратку газу як добуток швідкости на плошу виходу з труби:

            

     Оскільки  вміст газоподібної забруднюючої речовини - оксиду вуглецю відбито в об'ємних  процентах, переводимо спочатку концентрацію із об'ємної в масову, виходячи із мольної маси компонента ц та його мольного об'єму.

     Один  кг/моль газу займає об'єм 22,4 м³ . Тоді масова концентрація забруднюючої речовини дорівнюється:

     С=

     Таким чином масова концентрація вуглецю:

C_co= =0.00625 кг/м³=6,25г/м³

Ccl₂ = =0.032 кг/м³=0.032г/м³

C_HCL= =0.00325 кг/м³=3.25г/м³ 

Потужність викиду:

M(co)=Q·C(co)=29.069·6.25=181.681 г/с

M(cl₂)=Q·C(cl₂)=29.069·31.656=920.208 г/с

M(HCL)=Q·C(HCL)=29.069·3.25=94.474 г/с

M(n.)=Q·C(n.)=29.069·1.5=43.604 г/с

     Річний  фактичний викид забруднюючих речовин(т/рік) без очистки, з урахуванням часу роботи обладнання за рік: 

M(co)= =5729,492

M(cl₂)= =29019,679 

M(HCL)= =2979,332

M(n.)= =1375,096

Річний  та фактичний  викид: 

M(co)=181,681·0,3=54,504 г/с

M(HCL)=94,474·0,3=28,342 г/с

M(cl₂)=920,208·0,3=276,062 г/с

M(n.)=43,604·0,02=0,872 г/с 
 

M(co)=54,504·8760·3600·10^-6=1718,838 т/рік

M(HCL)= 28,342·8760·3600·10^-6=893,793 т/рік

M(cl₂)= 276,062·8760·3600·10^-6=8705,891 т/рік

M(n.)= 0,872·8760·3600·10^-6=27,499 т/рік         
 

Результати  підрахунків представимо у виді таблиці. 
 

 

 

5. Розрахунок агресивності викидів

    Для правильної оцінки небезпеки викидів  різними підприємствами, а також різними видами виробництв необхідно виконувати аналіз цих викидів з урахуванням шкідливості кожного забруднювача. Ті самі маси забруднюючих речовин по своєму впливі на людину, і в цілому на навколишнє середовище, нерідко розрізняються між собою в тисячі, десятки тисяч, а в окремих випадках навіть у мільйони разів.

    Тому  небезпеку забруднювачів атмосфери  необхідно оцінювати не просто по масі речовин, що викидаються в одиницю часу, а з кількісним обліком їхньої токсичності. Кількісний облік токсичності виконується на підставі розрахунку приведеної маси /М/ річного викиду забруднень в атмосферу.

 

Задача  5.1

   Промислове  підприємство викидає щорічно в  атмосферу (у т/рік) пил та інші забруднювачі (Додаток 6).

   На  підставі даного показника відносної  агресивності /Додаток 6/ по кожному  з забруднювачів визначити приведену  масу річного викиду і підрахувати  в % частку кожної речовини в загальній токсичній масі, розставивши їх у порядку убування шкідливостей.

   Додаток 6

 

   М(пил)=m₁·A₁=280·30=8400 т/рік;

   М(С₂₀Н₁₂)=m₂·A₂=0,021·1260000=26460 т/рік;

   М(NO_x)=m₃·A₃=810·41,1=33291 т/рік;

   М(SO₂)=m₄·A₄=982·22=21604 т/рік;

   М(С₆Н₅ОН)=m₅·A₅=55·310=17050 т/рік;