Незнамова Е.Г. Экологические проблемы атмосферы, гидросферы, литосферы, эдафосферы и методы их решения - файл n1.doc

Незнамова Е.Г. Экологические проблемы атмосферы, гидросферы, литосферы, эдафосферы и методы их решения
Скачать все файлы (3276.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc3277kb.31.03.2014 06:34скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Незнамова Е.Г. Основы коррекции экологических ситуаций в трех средах: учебное пособие / Е. Г.Незнамова. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. – 154 с.
Данное пособие посвящено вопросам улучшения качества жизни людей в условиях техносферы. Рассматривается ряд негативных для трех сред обитания (атмосферы, гидросферы, литосферы) последствий развития человеческого общества, определены критерии оценки такого воздействия, рассматриваются возможные пути его устранения.

Содержание учебного пособия соответствует государственному образовательному стандарту для специальности 020801 «Экология», может использоваться студентами, обучающимися по специальности 280101 – «Безопасность жизнедеятельности в техносфере».

Данное пособие выполнено в рамках инновационной программы ТУСУР.


© Незнамова Е.Г., 2007
© ТУСУР, 2007

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)
КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА (РЭТЭМ)

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Теоретические основы коррекции экологических ситуаций в трех средах»
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

020801 (013100) «Экология»

280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»

Разработчик:

Доцент кафедры РЭТЭМ

______________

«__»_______________2007


2007

Содержание:
Часть 1. Основы коррекции экологических ситуаций в атмосфере………………………………….………………………..5

1.1. Проблема выбросов автотранспорта и пути ее решения….…………...………………….………………..………….5

1.2. Градостроительные и озеленительные мероприятия, повышающие качество жизни населения городов……………….16

1.3. Защита атмосферы от выбросов промышленных предприятий….……………………………………………………..21

1.4. Охрана атмосферы при строительстве и эксплуатации нефтегазодобывающих объектов……...…………………………..29

1.4.1. Меры по охране атмосферы при разбуривании и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, содержащих сероводород..……………………………………………………….29

1.4.2. Охрана атмосферы на объектах транспорта и хранения нефти и газа…………………………………………………………31

1.5. Защита атмосферы путем снижения пожароопасности в лесных экосистемах…....………..………..………..………..……..38

Часть 2. Основы коррекции экологических ситуаций в гидросфере…………………………………………………………44

2.1. Нормирование качества воды ………..………..……….44

2.2. Методы очистки водных объектов…..………..………..…..48

2.2.1. Механические методы………..………..………..…….49

2.2.2. Физико-химические методы очистки сточных вод………..53

2.3. Принципы биологической обработки отходов………..59

2.3.1.Аэробная очистка сточных вод………..……………...60

2.3.2. Анаэробная очистка сточных вод………..………..….65

2.4.Обеззараживание воды………..………..………..………66

2.5. Сооружения обеззараживания и обезвреживания осадков………………………………………………………………74

2.6. Методы очистки воды от нефтепродуктов………..………...77

Часть 3. Основы коррекции экологических ситуаций в эдафо – и литосфере…..………..…….…..………..………….…..85

3.1. Нарушение ландшафтов промышленностью и их рекультивация………………………………………………………85

3.1.1. Воздействие техногенной деятельности человека на литосферу…………………………………………………………...85

3.1.2.Классификация отвалов и вскрышных пород………..……..………………………………………………...89

3.1.3.Общие закономерности рекультивации. ……………..92

3.2. Технологии рекультивации территорий, измененных деятельностью отдельных отраслей промышленности………...108

3.3. Ветровая эрозия почв и принципы борьбы с ней……113

3.4. Водная эрозия почв и методы борьбы с ней…………119

3.5. Проблемы орошения и охрана почв от засоления…...134

Лабораторная работа №1. Повышение качества визуальной среды в отдельном микрорайоне г. Томска……………………………….139

Лабораторная работа №2. Планирование рекреационной зоны в пригородной зоне г. Томска………………………………………141

Лабораторная работа №3. Планирование рекультивационных мероприятий в зоне карьерных разработок………………………146

Лабораторная работа №4. Органолептическая оценка воды…..149

Список использованной литературы…………………….............153

Часть 1. Основы коррекции экологических ситуаций в атмосфере
1.1.Проблема выбросов автотранспорта и пути ее решения
Характеристика проблемы - загрязнение атмосферного воздуха выбросами транспорта

По данным Госкомстата РФ, ежегодно около 53% выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приходится на выбросы от транспортных и других передвижных средств, в том числе автомобильных, воздушных, водных, железнодорожных, тракторов и самоходных машин. Для многих городов России выбросы автотранспорта являются превалирующими. В числе таких городов, наряду с Краснодаром, Ростовом-на-Дону, Москвой, Курском, Екатеринбургом находится и Томск.

Количество автотранспорта, а значит и выбросов от него, растет. Сейчас в мире ежегодно выпускается около 25 млн. машин. К 2000 г. численность мирового автопарка приблизилась к 500 млн. машин и из них 400 млн. легковых. Для России экологические проблемы автомобильного транспорта стали особенно актуальными в последнее десятилетие. В 1998 г. автомобильный парк России составил уже 23,7 млн. машин.

Эксплуатируемые в стране автомобили не соответствуют современным европейским ограничениям по токсичности и выбрасывают вредных веществ существенно больше чем зарубежные аналоги. Существует несколько причин отставания России в этой сфере:

- неподготовленность инфраструктуры эксплуатации автомобилей,оборудованных в соответствии с современными экологическими требованиями.

- в отличие от европейских стран, у нас в стране до сих пор затруднено внедрение нейтрализаторов.

При рассмотрении проблемы влияния транспорта выделяют следующие виды его негативного воздействия: загрязнение атмосферного воздуха, влияние на глобальный климат, шумовое воздействие. Известно, что наибольший экологический ущерб наносит автотранспорт.

Один легковой автомобиль поглощает ежегодно из атмосферы в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с выхлопными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

Причинами загрязнения воздуха от автотранспорта являются:

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов. Вредные и токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах двигателей, в зависимости от механизма их образования делят на группы:

а) углеродосодержащие вещества - продукты полного и неполного сгорания топлива (СО, СО2, углеводороды, сажа);

б) вещества, механизм образования которых непосредственно связан с процессом сгорания топлива (оксиды азота);

в) вещества, выброс которых связан с примесями, содержащимися в топливе (соединения серы, свинца), воздухе (кварцевая пыль, аэрозоли), а также образовавшимися в процессе износа деталей (оксиды металлов).

В выхлопных газах содержатся углеводороды - несгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т. е. во время заторов и у красного сигнала светофора. Именно в этот момент, когда нажимают на акселератор, выделяется больше всего несгоревших частиц: примерно в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме. К несгоревшим газам относят и монооксид углерода, образующийся в том или ином количестве повсюду, где что-то сжигают. В выхлопных газах двигателя, работающего на нормальном бензине и при нормальном режиме, содержится в среднем 2,7 % оксида углерода. При снижении скорости эта доля увеличивается до 3,9 %, а на малом ходу - до 6,9 %. Оксид углерода, углекислый газ и большинство других газовых выделений двигателей тяжелее воздуха, поэтому все они скапливаются у земли.

Оксид углерода СО - образовывается в ходе предпламенных реакций, при сгорании углеводородного топлива, с некоторым недостатком воздуха, а также при диссоциации СО2 (при температуре 2000 К). Это типично для бензиновых карбюраторных двигателей. Основная доля образовавшихся в камере сгорания СО окисляется до СО2, не выходя за пределы камеры. Окисление СО в СО2 происходит в выпускной трубе, а также в нейтрализаторах отработавших газов, которые устанавливаются на современных автомобилях для принудительного окисления СО.

В выхлопных газах содержатся также альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. К ним относятся акролены и формальдегид. В автомобильных выбросах содержатся также оксиды азота

Оксиды азота образуются в камерах сгорания, где доминирует термический NО, образовавшийся из молекулярного азота во время горения топливовоздушной смеси в зоне продуктов сгорания.

В выхлопных газах присутствуют неразложившиеся компоненты топлива. Среди них особое место занимают непредельные углеводороды этиленового ряда, в частности гексен и пентен.

Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Особенно много сажи и смол образуется при технической неисправности мотора и в моменты, когда водитель, форсируя работу двигателя, уменьшает соотношение воздуха и горючего. В этих случаях за машиной тянется видимый хвост дыма, который содержит полициклические углеводороды и, в частности, бенз(а)пирен.

Сера, содержащаяся в моторном топливе, во время горения интенсивно окисляется в SO2. При сгорании этилированногобензина образуются также соединения свинца.

Шумовое воздействие. В настоящее время уровни шума на городских улицах составляют 65-85 дБ, причем наиболее характерными являются уровни 70-75 дБ (при норме менее 70 дБ). Автотранспортные потоки создают дискомфортные условия проживания в среднем для 30% городского населения страны.

Пути снижения вредного воздействия этих выбросов следующие.

1.Отказ от этилированного бензина (содержит непредельные соединения) для исключения выбросов соединений свинца (ведь в этилированном бензине имеются присадки триэтилсвинца для устранения опасности детонации при высоких степенях сжатия смеси в двигателях внутреннего сгорания) и уменьшения выбросов непредельных углеводородов.

2. Переход на газ или неэтилированный бензин (токсичность при этом снижается в 18—22 раза).

3.Повышение полноты сгорания за счет автоматического управления процессом, специальных систем и регулировок . Это сказывается на расходе бензина ( в Японии достигнут показатель: 2,5 л на 100 км).

4.Замена карбюраторных двигателей, где это возможно, дизельными, дающими менее вредные выбросы.

5.Создание электротранспорта там, где нет дефицита в энергии, в том числе увеличение пробега с одной зарядки и снижению выбросов от аккумуляторных батарей.

6. Выполнение архитектурно-планировочных мероприятий и высадки зеленых насаждений в снижении количества и уменьшении вредности выбросов. Специальные развязки и объезды, улучшение качества дорог и ликвидация ненужных участков торможения увеличивают среднюю скорость движения транспорта. Известно, что при росте скорости с 20 до 60 км/ч, общее количество выбросов уменьшится в 4-5 раз, а наиболее вредных (бензпирена например) — еще значительнее. При остановке у светофоров выбросы вредных веществ увеличиваются в 1,5-2 раза даже по сравнению с движением на первой скорости.

Состав выхлопных газов зависит от многих факторов, важнейшими из них являются вид и качество топлива, тип двигателя, режим его работы и нагрузки, техническое состояние и квалификация водителя. Исправный, хорошо отрегулированный двигатель выбрасывает в 10 раз меньше окиси углерода, чем неисправный или плохо отремонтированный. Еще большего (20-кратного) снижения можно достичь, применяя электронную схему зажигания, используя каталитические нейтрализаторы. Следует, однако, отметить, что каталитические нейтрализаторы нельзя применять в автомобилях, работающих на этилированном бензине, так как соединения свинца нарушают процессы катализа.

Замена тетраэтилсвинца менее вредными антидетонаторами, например, соединениями марганца, увеличивают срок службы нейтрализаторов. Введение барийсодержащих присадок позволяет на 70 - 90% уменьшить содержание сажи и на 60 -80% канцерогенных веществ. Вот почему внедрение в производство неэтилированного бензина имеет огромное эколого-экономическое значение.

В начале 70-х годов появились первые каталитические нейтрализаторы отработавших газов — тогда еще двухкомпонентные, так называемого окислительного типа. Двухкомпонентными они назывались потому, что могли нейтрализовать только два токсичных компонента — СО и СН. Окислительными — потому, что происходившие реакции представляли из себя окисление (то есть фактически дожигание) молекул СО и СН с образованием углекислого газа СО2 и воды Н2О.

Принципиально конструкция нейтрализаторов с тех пор не менялась. Это корпус из нержавейки, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества-катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. Известно множество катализаторов — медь, хром, никель, палладий, родий. Но самой стойкой к воздействию сернистых соединений, которые образуются при сгорании содержащейся в бензине серы, оказалась платина. Ею, в чистом виде или с добавлением палладия, стали покрывать керамические соты нейтрализаторов. Применение каталитических нейтрализаторов потянуло за собой более широкое распространение бессвинцовых бензинов, поскольку содержащийся в обычном этилированном бензине тетраэтилсвинец "отравлял" платину. прекращая ее каталитическое действие. На американских автомобилях 1975 года появились транзисторные системы зажигания с высокой энергией искры и свечи с медным сердечником центрального электрода — это свело к минимуму пропуски зажигания и последующие вспышки несгоревшего топлива в нейтрализаторе, которые грозят оплавлением керамики. Выброс окислов азота NОx вначале снижали , только понижая температуру сгорания горючей смеси, — оснащали двигатели устройствами рециркуляции отработавших газов в камеру сгорания . Но этого оказалось недостаточно. Появились современные трехкомпонентные системы, каталитический слой которых, как правило, содержит не только платину и палладий, но и добавку редкоземельного элемента родия. В результате химических реакций на поверхности разогретого до 600—800оС катализатора вредные компоненты СО, СН и NOx превращаются в воду, углекислый газ и азот.

Экономико-экологические характеристики различных видов топлива Для снижения влияния транспорта на состояние окружающей среды необходим поиск и применение новых экологически чистых видов топлива. К ним относится, прежде всего, сжиженный или сжатый газ. Законопроект «Об использовании природного газа в качестве моторного топлива» вынесен на уровень федерального закона. В мировой практике в качестве моторного топлива наиболее широко используется сжатый природный газ, содержащий не менее 85 % метана. По энергоемкости 1 м3 природного газа при нормальных условиях эквивалентен 1 л бензина марки А-76. Природный газ можно также хранить и использовать при глубоком охлаждении в сжиженном виде. Сжиженный природный газ — криогенная жидкость с температурой кипения 112є К, состоящая на 98 % из метана.

В меньшей степени распространено применение попутного нефтяного газа, представляющего собой смесь, в основном — пропана и бутана. Эта смесь может находиться в жидком состоянии при обычных температурах под давлением до 1,6 МПа. Для замещения 1 л бензина требуется 1,3 л сжиженного нефтяного газа. Экономическая эффективность его по эквивалентным затратам на топливо в 1,7 раз ниже, чем у сжатого газа. Следует отметить, что природный газ, в отличие от нефтяного газа, не токсичен.

Применение газа сокращает выбросы: окислов углерода — в 3—4 раза; окислов азота — в 1,5—2 раза; углеводородов (не считая метана) — в 3—5 раз; частиц сажи и двуокиси серы (дымность) дизельных двигателей — в 4—6 раз.

В бензиновых двигателях основное количество углеводородных выбросов приходится на этан и этилен, а в газовых - на метан. Этилен, как непредельный углеводород, легко окисляется под воздействием ультрафиолетового облучения. Предельные углеводороды, к которым относится метан, более стабильны. Таким образом, несмотря на то, что сумма углеводородов в выхлопных газах двигателей, использующих газомоторное топливо, оказывается такой же, как и у бензиновых двигателей, а в газодизеле часто и выше, эффект загрязнения воздушного бассейна этими компонентами при газовом топливе в несколько раз меньше, чем при жидком.

Кроме экологического, газовое топливо имеет несомненные экономические преимущества в России перед другими видами топлива. При применении газового топлива увеличивается моторесурс двигателя — в 1,4—1,8 раза; срок службы свечей зажигания — в 4 раза и моторного масла — в 1,5—1,8 раза; межремонтный пробег — в 1,5—2 раза. При этом снижается уровень шума на 3-8 дБ и время заправки. Все это обеспечивает быструю окупаемость затрат на перевод транспорта на газомоторное топливо.

Безопасность использования газомоторного топлива. В целом взрывоопасная смесь газовых топлив с воздухом образуется при концентрациях в 1,9—4,5 раза (верхний и нижний пределы) больших, чем с бензином и дизельным топливом, что снижает опасность образования такой смеси.

Однако определенную опасность представляют утечки газа через негерметичные соединения. В этом отношении наиболее опасен сжиженный нефтяной газ, т.к. плотность его паров превышает таковую воздуха, а для сжатого — меньше. Следовательно, утечки сжатого газа после выхода из неплотностей поднимаются вверх и улетучиваются, а сжиженного — образуют местные скопления и, подобно жидким нефтепродуктам, разливаются, что при возгорании увеличивает очаг пожара.

Отечественный и мировой опыт эксплуатации автомобилей на газомоторном топливе, вместе с тем, не позволяет считать их более опасными, чем автомобили на бензине. Если к этому добавить имеющийся в России на сегодня комплекс технических средств, обеспечивающих применение газа на транспорте (комплектов оборудования, сети заправочных станций, контрольной и измерительной аппаратуры, опытных и серийных образцов не только автомобилей, но и тепловозов, судов), то необходимо признать, что переход на газомоторное топливо — вопрос ближайшего времени. Он диктуется экономическими, экологическими и технологическими соображениями.

Жидкий водород . Рассматривается как идеальное, с экологической точки зрения, моторное топливо. Страны, занимающиеся космическими исследованиями — США, Россия, Западная Европа, Япония и Китай являются главными потребителями жидкого водорода.

Жидкий водород превосходит по калорийности керосин в 6,7 раза и жидкий метан в 1,7 раза. В то же время имеет место
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации