Темы для реферативных работ по вопросам общей экологии

ЭКОЛОГИЯ

Методические указания

к выполнению контрольной работы

для студентов всех специальностей

заочной формы обучения

 

Красноярск 2019

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. ВВЕДЕНИЕ.. 4

2. ПРОГРАММА КУРСА.. 4

2.1 Введение в дисциплину. 4

2.2 Предмет и задачи экологии. Экология и инженерная охрана природы 5

2.3 Биосфера и человек. Экосистема. 5

2.4 Промышленное производство и его воздействие на окружающую среду 5

2.5 Загрязнение атмосферы. Проблемы её очистки. 5

2.6 Воды суши и человек. 5

2.7 Земельные ресурсы.. 5

2.8 Безотходное и малоотходное производство. 5

2.9 Мониторинг окружающей природной среды. 5

2.10 Контроль и управление качеством природной среды.. 5

2.11 Экологическая экспертиза проектов, экологический паспорт. 5

2.12 Экономические механизмы, управление и планирование природоохранной деятельностью 5

2.13 Расчет платежей за загрязнение природной среды выбросами, сбросами, захоронением твердых отходов промышленного предприятия. 5

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ... 5

4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ... 5

5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ.. 5

5.1 Оценка загрязнений при технологических процессах. 5

5.2. Экономическая оценка ущерба от загрязнений атмосферы.. 5

5.3. Критерий экологичности технологических процессов

6. ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ.. 5

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 5

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 5

ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Экология биологическая дисциплина. Однако в настоящее время задачи повышения экологичности производственной деятельности и контроля за состоянием окружающей среды решаются преимущественно инженерными и химико-технологическими методами. Поэтому экология представляет собой не только научную базу охраны природы, но и становится неотъемлемой частью технологических дисциплин.

Цель курса «Экология» для технического ВУЗа, в том числе в сфере машиностроения - вооружить будущих специалистов теоретическими знаниями и практическими навыками необходимыми:

- для проектирования новой техники, эксплуатации машин и оборудования в соответствии с современными требованиями по экологии;

- для разработки ресурсосберегающих технологий. 

Курс "Экология" наряду с основами биологии включает в себя мировоззренческие вопросы, а также связывает экологию с инженерными проблемами охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Курс построен на основе и с учетом той информации, которую студенты получают в процессе изучения социально-экономических, общенаучных и общетехнических дисциплин, поэтому его изучение является завершающим этапом формирования инженера в соответствии с квалификационными требованиями предъявляемыми к выпускникам ВУЗов.

 

2. ПРОГРАММА КУРСА

 

2.1 Введение в дисциплину

 

Среда обитания человека: окружающая, производственная, бытовая. Взаимодействие человека со средой обитания. Проблемы защиты окружающей среды, здоровья человека на современном этапе. Цель и содержание курса "Экология промышленности". Роль и задачи ИТР в решении экологических и природоохранных проблем.

 

2.2 Предмет и задачи экологии. Экология и инженерная охрана природы

 

Классификация, задачи и объекты экологии. Окружающая среда, биосфера, биологический круговорот, биогеоценоз. Техносфера. Ноосфера.

 

2.3 Биосфера и человек. Экосистема.

 

Экологические факторы и их действие. Абиотические факторы. Биотические факторы. Понятие о лимитирующем факторе. Нарушение естественных геологических круговоротов.

 

2.4 Промышленное производство и его воздействие на окружающую среду

 

 Научно-технический прогресс и экологические проблемы. Источники загрязнения окружающей среды. Промышленные выбросы, сбросы, твердые отходы. Загрязнение атмосферы. Взаимодействие и трансформация загрязнений в окружающей среде, вторичные явления: смог, кислотные дожди, разрушение озонового слоя, разрушение технических сооружений и т.п.

Загрязнение гидросферы. Загрязнение литосферы, снижение плодородия почв, качества продуктов питания. Ущерб от загрязнения окружающей среды. Влияние загрязнений на здоровье человека. Экологический кризис.

 

2.5 Загрязнение атмосферы. Проблемы её очистки.

 

Структура атмосферы, состав атмосферного воздуха. Общая характеристика загрязнения атмосферы. Нормирование загрязнения атмосферного воздуха.

Источники загрязнения атмосферы: 1. Промышленные источники: литейные цеха; кузнечно-прессовые и прокатные цеха; термические цеха; гальванические цеха; цеха механической обработки; цеха производства неметаллических материалов; сварочные цеха; участки пайки и лужения; окрасочные цеха. 2. Энергетические установки. 3. Транспорт: автотранспорт; газотурбинные двигательные установки; жидкостные ракетные двигатели; ракетные двигатели твердого топлива. 4. Химическая промышленность. 5. Сельское хозяйство.

Способы очистки газовых выбросов в атмосферу: сорбционные, химические, термические, конденсация – применяемое оборудование. Очистка воздуха от примесей: фильтрация, механическое осаждение, электрическое и инерционное пылеулавливание - особенности применяемого оборудования. Биотехнология защиты атмосферы. Расчет рассеивания примесей в атмосфере.

 

2.6 Воды суши и человек

 

Водные ресурсы. Источник загрязнения гидросферы: загрязняющее вещество; тепловое загрязнение; сточные воды. Виды загрязнения питьевой воды. Загрязнение вод машиностроительными предприятиями: металлургические цеха; литейные цеха; кузнечно-прессовые и прокатные цеха; механические цеха; термические участки; травильные и гальванические участки.

Источники загрязнения подземных вод. Основные загрязняющие вещества подземных вод. Нормирование качества воды в водоемах.

Сточные воды, их классификация, особенности загрязнения.

Методы очистки вод. Очистка промышленных стоков - методы и сооружения. Очистка бытовых стоков: механическая, биологическая. Биотехнология очистки вод. Проектирование очистных сооружений. Оборотное водоснабжение.

 

2.7 Земельные ресурсы

 

Почвенный покров. Деградация почвенного покрова. Загрязнение почв пестицидами. Нормирование химического загрязнения почв. Загрязнение почв машиностроительными предприятиями. Направления сохранения земельных ресурсов. Рекультивация почвенного покрова. Направления использования рекультивированных земель. Биотехнология охраны земель.

 

2.8 Безотходное и малоотходное производство.

 

Классификация отходов. Обработка твердых отходов: основные операции первичной обработки твердых отходов. Переработка промышленных отходов. Общие требования совершенствования и разработки новых технологических процессов. Природосберегающие техника, технологии. Биотехнологии переработки отходов.

Концепция безотходного производства. Принципы разработки и внедрения безотходных производств. Главные направления создания мало- и безотходных производств

 Критерии экологичности технологических процессов. Основные направления безотходной и малоотходной технологии: энергетика; горная промышленность; черная и цветная металлургия; химическая и нефтеперерабатывающая промышленность; машиностроение; бумажная промышленность. Переработка и использование отходов. Государственная программа "Отходы", ее цель и задачи, пути реализации.

 

2.9 Мониторинг окружающей природной среды.

 

Основные понятия о мониторинге. Основные цели экологического мониторинга. Мониторинг загрязнения природной среды. Мониторинг состояния природных ресурсов. Системы автоматического мониторинга.

 

2.10 Контроль и управление качеством природной среды

 

   Нормативно-правовые основы охраны природной среды. Закон РСФСР "Об охране окружающей природной среды". Лимиты на природопользование. Платность использования природных ресурсов. Нормирование качества окружающей природной среды. Нормативы ПДК, ПДВ, ПДС. Ответственность за экологические правонарушения. Возмещение вреда причиненного экологическим правонарушением. Стандартизация и охрана окружающей среды. Контроль и управление качеством атмосферного воздуха. Контроль и управление качеством воды в водных объектах. Контроль загрязнения почвы.

 

2.11 Экологическая экспертиза проектов, экологический паспорт

 

Экологическая экспертиза. Экологический паспорт промышленного предприятия. Цель экологической паспортизации. Структура экологического паспорта.

 

2.12 Экономические механизмы, управление и планирование природоохранной деятельностью

 

Экологическая лицензия. Страхование экологической неопределенности. Экологические фонды. Система налоговых льгот. Органы управления, контроля и надзора.

 

2.13 Расчет платежей за загрязнение природной среды выбросами, сбросами, захоронением твердых отходов промышленного предприятия

 

Нормативные документы для расчета и внесения платы за выбросы, сбросы, захоронение твердых отходов. Порядок расчета платы. Пример расчета платы. Порядок внесения платежей за загрязнение природной среды.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа по экологии состоит из трех основных частей.

1. Реферативная часть по общеэкологическим вопросам. биологическим проблемам экологии. Раздел 4.1. Объем реферата не менее 10 стр. и не более 15 стр. Список использованной литературы – не менее 3 наименований. Если в реферате используются данные с Интернет-ресурсов, то необходимо указывать ссылки на сайты. Выбор варианта по последним двум цифрам зачетки.

2. Реферативная часть по выполнениюобязательного задания по теоретическому материалу. Раздел 4.2. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов производства проводится по выданному преподавателем варианту (1 - 20) или по материалам с места основной работы.

3. Расчетная часть. Выполняется поразделу5 « Методика выполнения расчетных заданий » по заданному варианту (1 - 20). Необходимо произвести оценку загрязнений при технологических процессах по пяти видам производства и экономическую оценку ущерба от загрязнений атмосферы, приняв за исходные массы выбросов в атмосферу (m), значения, полученные при выполнении расчетов раздела 5.1 «Оценка загрязнений при технологических процессах» (5.1.1. - 5.1.5.).

При оформлении расчетной части рекомендуется использовать табличные варианты записи результатов (табл. 1,2).

Таблица 1

Оценка загрязнений при технологических процессах

Вещество	Значения m по видам производства
	Сварочное	Неметаллических материалов	Гальваническое	Литейное	Пайки и лужения	S m i (т)

 

Таблица 2

Экономическая оценка ущерба от загрязнений атмосферы

Вещество	m (т)	ПДК	А = 1 / ПДК	f	mf A
					S mf A

 

При заполнении таблицы 1 «Оценка загрязнений при технологических процессах» в последний столбец заносятся суммарные значения масс (в тоннах) одноименных компонентов, выделяющихся в разных техпроцессах. Затем, полученные суммарные значения масс, заносятся в столбец m таблицы 2 «Экономическая оценка ущерба от загрязнений атмосферы». Значения произведений mf A необходимо просуммировать и использовать при расчете экономической оценки ущерба от загрязнений атмосферы, как элемент f M формулы расчета ущерба. Эти же значения используются и при оценкекритерия экологичности технологических процессов, подставив полученные значения масс компонентов в приведенную в разделе формулу. Расчет критерия экологичности рекомендуется провести по упрощенной схеме, с учетом только массовой доли загрязняющих компонентов, выраженной в единицах измерения, соответствующих единицам измерения ПДК с которыми и будут соотносится соответствующие значения масс. Например, если ПДК выражено в мг/м³, то и масса компонента для расчета тоже должна быть выражена в мг.

Итогом выполнения расчетной части работы должны стать вывод по оценке экологичности технологических процессов и полученное значение экономического ущерба по данному варианту.

ОБЯЗАТЕЛЬНО: СОДЕРЖАНИЕ И СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

ТЕМЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОМУ МАТЕРИАЛУ

 

1. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов литейного производства;

2. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов кузнечно-прессового производства;

3. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов прокатного производства;

4. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов термического производства;

5. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов гальванического производства;

6. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов в цехах механической обработки;

7. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов цехов производства неметаллических материалов;

8. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов сварочного производства; 

9. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов участков пайки и лужения;

10. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов окрасочных цехов;

11. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов энергетических установок;

12. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов автотранспорта;

13. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов газотурбинных двигательных установок;

14. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов химической промышленности;

15. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов биохимической промышленности;

16. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов турбореактивных двигательных установок;

17. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов турбовальных вертолетных двигательных установок;

18. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов турбореактивных двухкодвигательных установок;

19. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов нефтеперерабатывающих производств;

20. Анализ загрязнений и перспективных методов очистки выбросов и сбросов нефтедобывающих производств.

При рассмотрении вопросов загрязнения и методов очистки необходимо обязательно указать ответственность за экологические правонарушения.

5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ

При выполнении задания необходимо произвести расчет масс загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу при различных технологических процессах и определить экономический ущерб, причиняемый загрязнением окружающей среды.

Для каждого варианта расчет проводится по всем представленным техпроцессам, после чего определяется приведенная масса загрязняющих веществ по полученным результатам. Только после этого можно приступать к вычислению экономического ущерба.

 

5.1 Оценка загрязнений при технологических процессах.

5.1.1 Выделение вредных веществ при сварочных процессах в атмосферу.

В ходе реализации технологического процесса при сварке в процессе горения сварочной дуги в рабочую зону производственных помещений и зону дыхания сварщика выделяются сварочные аэрозоли, содержащие твердые (ТССА) и газовые (ГССА) составляющие сварочной аэрозоли. Содержание ТССА и ГССА зависит от химического состава основного и присадочного материала, от способов и режима сварки. Опасность сварочных аэрозолей зависит от их химического состава, Для каждого соединения в дыме, образующегося при горении сварочной дуги установлены максимальные концентрации, допустимые при работе сварщика – ПДК_рз.

ПДК_рз – предельно допустимые концентрации, которые при ежедневной работе в течение 8 часов на протяжении всего рабочего стажа не могут вызвать изменения в здоровье сварщика.

ПДК вредных веществ, а также класс их опасности в воздухе рабочей зоны регламентированы ГОСТ12.1.005-88, а также перечнем ПДК, №4617-88, утвержденным министром здравоохранения РФ.

Несоблюдение норм ПДК может быть губительным не только для самого сварщика, но и для окружающей среды.

На участках сварки и резки металлов состав и масса выделяющихся вредных веществ зависит от вида и ре­жимов технологического процесса, свойств применяемых свароч­ных и свариваемых материалов. Наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной электродуговой сварки покрытыми электродами. При расходе 1 кг электродов в процес­се ручной дуговой сварки стали образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 г оксидов углерода и азота; в процессе сварки чугунов—до 45 г пыли и 1,9 г фтористого водорода.

При полуавтоматической и автоматической сварке (в защит­ной среде и без нее) общая масса выделяемых вредных ве­ществ меньше в 1,5—2 раза, а при сварке под флюсом—в 4—6 раз.

Основные вредные выбросы от источника сварочного производства сведены в таблицу №1 приложения.

Методика расчета выброса вредных веществ в атмосферу от источников сварочного производства предусматривает определение количества вредных веществ в зависимости от используемых при сварке присадочных материалов. Удельная норма выброса дается в расчете на 1 кг переплавленного присадочного материала (таблица №1 приложения).

Основная формула:

 

                                                 M=LGt,                                        (5.1)

 

где L-общая длина сварочных швов изделия, G-удельный расход проволоки на один прогонный метр сварочного шва при полуавтоматической сварке (по нормативам) при толщине свариваемых кромок tmax составляет Х кг./п.м.

Задание №1

Определить общий расход присадочной проволоки, приходящийся на одно изделие. Исходя из количества переплавляемой проволоки, найти массу выбрасываемых веществ на одно изделие.

5.1.2. Выделение вредных веществ при производстве неметаллических материалов

В машиностроении широкое применение находят стеклопластики, которые содержат стекловолокнистый наполнитель и связующие добавки (смолы) – ненасыщенные полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные. Выделение вредных паров веществ при формировании и полимеризации для различных смол приведено в таблице №2 приложения.

Задание №2

В зависимости от марки смолы, температуры формирования и полимеризации, вычислить содержание вредных веществ, используя данные таблицы №2 (приложение).

5.1.3. Выделение вредных веществ при работе гальванические цехов

В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные веще­ства выделяются в процессах кислотного и щелочного травления.

Массу вредных веществ, выделяющихся при травлении с поверхности S, м² зеркала ванны, определяют по формуле

                                     m = m S, мг/мин,                         (5.2)

 где m — интенсивность выделения вредных веществ с единицы площади зеркала ванны, мг/ (м² • мин).

Задание №3

В зависимости от марки стали, состава и температуры травильного раствора, вычислить массы выделения вредных веществ сплощади зеркала ванны по данным таблицы №3 (приложение).

 

5.1.4. Выделение вредных веществ при работе литейных цехов

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделения в атмосферу в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов; участки выбивки и очистки литья.

При плавке 1 т металла в открытых чугунолитейных вагранках выделяется 900—1200 м³ колошникового газа, содержащего оксиды углерода, серы и азота, пары масел, полидисперсную пыль и др. При разбавлении колошникового газа воздухом, подсасываемым через завалочное окно вагранки, количество отходящих газов увеличивается в 1,5—3,5 раза.

Задание №4

  Определить количество выбросов (кг), расход колошниковых газов (м³), расход отходящих газов (м³), при плавке металла в открытых чугунолитейных вагранках, используя данные таблицы №4 (приложение).

 

5.1.5. Выделение вредных веществ при работе участков пайки и лужения

В вентиляционный воздух на участках пайки и лужения выделяются токсичные газы (оксид углерода, фтористый водород), аэрозоли (свинец и его соединения) и т. п. Удельные выделения аэрозоля свинца (размер частиц 0,7—7 мкм) при лужении и пайке оловянно-свинцовыми припоя­ми ПОС-40 и ПОС-61 составляют:

Пайка электропаяльниками мощностью 20—60 Вт 0,02—0,04 мг/100 паек

Лужение погружением в припой (отнесено к поверхно­сти ванны) 300—500 мг/(м²-ч)

Лужение и пайка волной (отнесено к поверхности вол­ны) 3000—5000 мг/(м²-ч)

 

Задание №5

В зависимости от процесса резки, марки стали и толщины разрезаемого металла, определить количество выбросов пыли и газов (СО, NO₂),используя данные таблицы №5 приложения.

 

Задание №1

 

Номер варианта	Марка присадочной проволоки	G (кг/п.м.)	L(м)	tmax(м)
1	Амг6	0.207	14.9	0.002
2	Амг6	0.208	15.1	0.003
3	СВ-04Х19Н11М3	0.209	0.59	0.002
4	СВ-04Х19Н11М3	0.208	0.51	0.003
5	Св08Г2С	0.276	19.8	0.002
6	Св08Г2С	0.292	10.9	0.008
7	06Х19Н9Т	0.208	12.8	0.004
8	06Х19Н9Т	0.205	11.5	0.005
9	05Х19Н5Т	0.204	9.8	0.006
10	05Х19Н5Т	0.207	6.5	0.007
11	Амг6	0.207	14.5	0.007
12	Амг6	0.208	15.6	0.006
13	СВ-04Х19Н11М3	0.219	0.57	0.005
14	СВ-04Х19Н11М3	0.216	2.51	0.004
15	Св08Г2С	0.254	13.8	0.003
16	Св08Г2С	0.289	11.9	0.004
17	06Х19Н9Т	0.215	10.8	0.003
18	06Х19Н9Т	0.224	16.5	0.002
19	05Х19Н5Т	0.212	7.8	0.005
20	05Х19Н5Т	0.205	5.5	0.002

Задание №2

Номер варианта	Марка смолы	Масса смолы (кг)	Температура формирования и полимеризации, °С
1

НПС-609-21м