- •Вариант 19
- •Логистический рост популяции. Привести примеры.
- •Основные факторы биологического загрязнения вод.
- •Выполнить практические работы №1 и №2. Ваш вариант в указанных работах №19.
- •Почему биота является важнейшим фактором формирования и стабилизации природной среды?
- •Как добыча полезных ископаемых изменяет земную кору?
- •Что такое дегидратация почв? Каковы ее причины.
- •Радиационные эффекты в биологических системах.
Томский межвузовский центр дистанционного образования
Томский государственный университет
систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Кафедра программного обеспечения вычислительной
техники и автоматизированных систем
Контрольная работа
по дисциплине «Экология»
(Учебное пособие «Экология»,
автор Г.В. Смирнов, А.Г. Карташев,
Г.Г. Зиновьев, В.В. Воскресенский, 2000 г.)
Выполнил:
студент ТМЦДО
гр.: з-367-26б
специальности 220400
Ковалева Лилия Олеговна
30 июня 2005 г.
г. Норильск
2005 г.
Вариант 19
-
Логистический рост популяции. Привести примеры.
В основе логистического уравнения заложено предположение, что снижение скорости удельного роста r связано с численностью N следующим образом: .
По мере возрастания численности эта скорость при достижении предельной для данной среды численности К становится равной нулю: если N=K, то . Логистическое уравнение нагляднее всего записывается в дифференциальной форме , где - константа экспоненциального роста, который мог бы наблюдаться при N=0, т.е. в начальный момент увеличения численности.
В связи с тем, что такой рост популяции наблюдается очень часто, логистическое уравнение, которое его описывает, позволяет судить о закономерностях этого процесса.
-
Основные факторы биологического загрязнения вод.
Биологическое загрязнение. Случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов, как правило, имеет негативные последствия при массовом размножении пришлых видов. Особенно опасными источниками загрязнения могут быть предприятия промышленного биосинтеза, в сбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов.
Сброс в воды рек и морей органических веществ, способных к брожению, вызывает сильное бактериологическое заражение воды, что служит причиной распространения таких заболевания, как гепатит, холера, тиф, дизентерия и другие кишечные инфекции.
Наибольший вклад в загрязнение вод органикой вносят сточные воды, сбросы предприятий пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности. Так, целлюлозно-бумажный комбинат средней мощности, сбрасывая воду, богатую глюцидами, которые очень быстро сбраживаются, создает такой же уровень загрязнения, что и город с 500-тысячным населением.
-
Выполнить практические работы №1 и №2. Ваш вариант в указанных работах №19.
Практическая работа № 1
Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха.
Предприятие: «ТОПАЗ»
-
Характеристики предприятия:
№ в-та |
Условное название предприятия, загрязняющее вещестьво |
Высота трубы, м |
Диаметр устья трубы, м |
Температура ГВС, |
Выброс загрязняющего вещества, г/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
19 |
«ТОПАЗ» |
27 |
1,2 |
97 |
|
диоксид углерода |
|
|
|
3,1 |
|
окислы азота |
|
|
|
2,2 |
|
свинец |
|
|
|
1,4 |
|
фенол |
|
|
|
2,5 |
-
Определение максимальной концентрации вредных веществ в атмосфере:
Расчет максимальной концентрации загрязняющего вещества в воздухе выполняется в соответствии с формулой: ,
Из описания работы следует, что А=200, F=1, Г=1
;
;
; ;
; ;
;
;
;
Сmax (диоксид углерода) =0,030×3,1=0,093 мг/м3;
Сmax (окислы азота) =0,030×2,2=0,066 мг/м3;
Сmax (свинец) =0,030×1,4=0,042 мг/м3;
Сmax (фенол) =0,030×2,5=0,075 мг/м3;
-
Определение расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества:
определение расстояния выполняется с помощью формулы:
так как , , то ; ; м;
-
Определение метеорологических условий, при которых может быть достигнута максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе:
так как , , то ; м/c.
-
Определение концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на заданном расстоянии от источника выбросов:
; , так как
Концентрация каждого загрязняющего вещества на расстоянии 500 м от источника выбросов:
С500 (диоксид углерода) =0,845×0,093=0,08 мг/м3;
С500 (окислы азота) =0,845×0,066=0,06 мг/м3;
С500 (свинец) =0,845×0,042 =0,0353 мг/м3;
С500 (фенол) =0,845×0,075 =0,063 мг/м3.
Величина отношения его концентрации на расстоянии 500 м от источника выбросов к ПДКс.с.:
С500/ПДКс.с. (диоксид углерода) =0,08/3,0=0,03 мг/м3;
С500/ПДКс.с. (окислы азота) =0,06/0,04=1,4 мг/м3;
С500/ПДКс.с. (свинец) =0,0353/0,0003=117,8 мг/м3;
С500/ПДКс.с. (фенол) =0,063/0,003=21,0 мг/м3.
Таблица результатов, полученных при выполнении работы
Вариант 19. Предприятие «ТОПАЗ» |
||||||||
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3) |
М, мг/м3 |
Сmax, мг/м3 |
С500, мг/м3 |
С500/ПДКс.с. |
||||
диоксид углерода (3,0) |
3,1 |
0,093 |
0,08 |
0,03 |
||||
окислы азота (0,04) |
2,2 |
0,066 |
0,06 |
1,4 |
||||
свинец (0,0003) |
1,4 |
0,042 |
0,0353 |
117,8 |
||||
фенол (0,003) |
2,5 |
0,075 |
0,063 |
21,0 |
||||
H=27 |
D=1,2 |
T=97C |
ΔT=72,3C |
V1=7,913 |
||||
r=1,116 |
q=1,799 |
m=0,886 |
n=1,020 |
Сmax =0,030×M |
||||
k=11,489 |
Xmax=310,2 м |
Umax=1,8 м/c |
α=1,612 |
S1=0,845 |
Выводы:
-
Анализ полученных результатов показал, что на расстоянии 500 м от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы предприятием «ТОПАЗ» составляет по диоксиду углерода 0,03 ПДКс.с., окислами азота 1,4 ПДКс.с., по свинецу 117,8 ПДКс.с., по фенолу 21,0 ПДКс.с..
-
Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию «ТОПАЗ» выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы очистки газоаэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов свинца, фенола, окислов азота.
Практическая работа № 2.
Расчет предельно-допустимых выбросов и минимальной высоты источника выбросов предприятия.
Предприятие: «ТОПАЗ» + «ГЛОБУС»
-
На расстоянии 3000 м от действующего предприятия «ТОПАЗ» планируется построить предприятие «ГЛОБУС».
-
Характеристики предприятий:
№ в-та |
Условное название предприятия, загрязняющее вещестьво |
Высота трубы, м |
Диаметр устья трубы, м |
Температура ГВС, |
Выброс загрязняющего вещества, г/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
19 |
«ТОПАЗ» |
27 |
1,2 |
97 |
|
диоксид углерода |
|
|
|
3,1 |
|
окислы азота |
|
|
|
2,2 |
|
свинец |
|
|
|
1,4 |
|
фенол |
|
|
|
2,5 |
№ в-та |
Условное название предприятия, загрязняющее вещестьво |
Высота трубы, м |
Диаметр устья трубы, м |
Температура ГВС, |
Выброс загрязняющего вещества, г/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
4 |
«ГЛОБУС» |
26 |
2,1 |
135 |
|
аммиак |
|
|
|
3,4 |
|
окислы азота |
|
|
|
1,6 |
|
сажа |
|
|
|
9,8 |
|
фенол |
|
|
|
0,9 |
Из характеристик предприятий следует, что каждое из предприятий выбрасывает окислы азота и фенола.
-
Вначале необходимо рассчитать фоновые концентрации совпадающих загрязнителей (окислов азота и фенола), выбрасываемых предприятием «ТОПАЗ», на расстоянии 3000 м. При этом в зависимости от полученных результатов, возможны две ситуации:
-
фоновая концентрация одного из двух (или обоих) загрязнителей на расстоянии 3000 м от предприятия «ТОПАЗ» превышает (или равна) соответствующее значение ПДКс.с.. В этом случае нет необходимости производить последующие расчеты и делается окончательный вывод о возможности строительства предприятия «ГЛОБУС», так как в результате выбросов предприятия «ТОПАЗ» на указанном расстоянии уже имеет место превышение ПДКс.с. (или равенство ПДКс.с. единице).
-
Выполняется неравенство Сф < ПДКс.с.. В этом случае следует продолжить исследование.
С помощью формул из описания практической работы № 1 производится расчет фонового загрязнения за счет выбросов предприятия «ТОПАЗ» на расстоянии 3000 м.
, ; ;
Сф (окислы азота) =С3000 (окислы азота) =0,012×0,066=0,00080 мг/м3 < ПДКс.с.
Сф (фенол) =С3000 (фенол) = 0,012×0,075 =0,00091 мг/м3 < ПДКс.с.
Предварительный вывод: строительство предприятия «ГЛОБУС» планировать можно. Необходимо продолжить исследование ситуации.
-
Требуется рассчитать значение ПВД окислов азота и ртути для предприятия «ГЛОБУС» при условии
Сmax ≤ ПДКс.с. – Сф
Сmax (окислы азота) =0,040,00080=0,0392 мг/м3
Сmax (фенол) =0,0030,00091=0,00209 мг/м3
Определяются параметры предприятия «ГЛОБУС», необходимые для расчета:
А=200 |
F=1 |
Г=1 |
H=26 |
ΔT=110,3C |
V1=24,233 |
m=0,858 |
n=1 |
Для расчета ПВД используется формула из описания практической работы № 1 (с заменой М на ПВД):
ПВД = Сmax ×382×( V1× ΔT)1/3×(А× F × m × n × Г)-1;
ПВД (окислы азота)= 0,0392×382×(24,233×110,3)1/3×(200×1×0,858×1×1)-1=4,58 г/с;
ПВД (фенол)= 0,00209×382×(24,233×110,3)1/3×(200×1×0,858×1×1)-1=0,2444 г/с;
Предварительные выводы:
-
предприятие «ГЛОБУС» выбрасывает в атмосферу 1,6 г/с окислов азота, что не превышает значения ПВД для загрязнителя М/ПВД=0,3 г/с;
-
предприятие «ГЛОБУС» выбрасывает в атмосферу 0,9 г/с фенола, что превышает значения ПВД для данного загрязнителя М/ПВД=3,7 г/с;
-
необходимо продолжить исследования ситуации, так как увеличение высоты трубы в итоге должно привести к выполнению неравенств для фенола, выбрасываемого предприятием «ГЛОБУС».
-
Расчет минимальной высоты трубы для предприятия «ГЛОБУС», при которой неравенства выполняются, следует производить с помощью формулы из описания настоящей работы:
Нmin= (ΔT× V1)-1/6×[A×M×F×m×n×D×Г/(ПДКс.с.Сф)]1/2,
Нmin(окислы азота)= (110,3×24,233)-1/6×(200×1,6×1×0,858×1×2,1×1/0,0392)1/2=32,5 м;
Нmin(фенол)= (110,3×24,233)-1/6×(200×0,9×1×0,858×1×2,1×1/0,0392)1/2=105,7 м
Таблица результатов, полученных при выполнении работы
Вариант 19. Предприятие «ТОПАЗ» + «ГЛОБУС» |
||||||||
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3) |
Сф, мг/м3 |
Сmax, мг/м3 |
ПВД г/с |
М/ПВД |
Нmin , м |
|||
окислы азота |
0,00080 |
0,0392 |
4,58 |
0,3 |
32,5 |
|||
фенол |
0,00091 |
0,00209 |
0,2444 |
3,7 |
105,7 |
|||
«ТОПАЗ» |
«ГЛОБУС» |
|||||||
α=9,671 |
ΔT=110,3C |
V1=24,233 |
m=0,858 |
n=1 |
||||
S1=0,012 |
М (окислы азота) = 1,6 |
Нmin(фенол) = 0,9 |
Выводы:
-
ПВД окислов азота для проектируемого предприятия «ГЛОБУС» при высоте трубы 26 м составляет 4,58 г/с планируемый выброс 1,6 г/с, что составляет 0,3 ПВД.
-
ПВД фенола для проектируемого предприятия «ГЛОБУС» при высоте трубы 26 м составляет 0,2444 г/с планируемый выброс 0,9 г/с, то есть превышает ПВД в 3,7 раз.
-
Для снижения концентрации окислов азота в атмосферном воздухе до значения, равного или меньшего ПДКс.с. необходимо увеличить высоту трубы проектируемого предприятия «ГЛОБУС» до 32,5 м.
-
Для снижения концентрации фенола в атмосферном воздухе до значения, равного или меньшего ПДКс.с. необходимо увеличить высоту трубы проектируемого предприятия «ГЛОБУС» до 105,7 м.
-
Строительство предприятия «ГЛОБУС» возможно, так как в конечном итоге минимальная высота трубы составляет 105,7 м, что не превышает максимально допустимой для предприятий (200-250 м).
-
Правильно ли сделаны измерения БПК сточной воды, если замер показал БПК=150 мг×л-1, а затем ХПК= 170 мг×л-1?
Измерение было верным, так как смесь бихромата калия и серной кислоты окисляет практически все органические вещества, содержащиеся в загрязненной воде, даже те, которые микроорганизмы окислять не могут. Следовательно, метод ХПК дает более высокие значения содержания органики, чем метод БПК.