Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ

в воде водных объектов [4, 5]

Наименование	ПДК, мг/м^3
Водоемы коммунально-бытового, хозяйственно-питьевого назначения	Водоем рыбохозяйственного назначения
Взвешенные вещества	+0,75 к фону	+0,25 к фону
Растворенный кислород	не менее 4	не менее 6
БПКполн.	6/3
ХПК	30/15
Общая минерализация
Азот аммонийный	2,0	0,39
Нитриты	1,0	0,02
Нитраты	10,2	9,1
Нефтепродукты	0,3	0,05
Фенолы	0,001	0,001
Хлориды
Сульфаты
Хром	0,05	0,001
Никель	0,1	0,01
Цинк	0,1	0,01
Железо	0,3	0,1
Свинец	0,03	0,01
СПАВ	0,5	0,2

ЗАДАНИЕ № 3

(к разделу «Охрана почв»)

Определить массу и объем осадка, образовавшегося после очистки бытовых сточных вод, который допустимо использовать в качестве удобрения для сельскохозяйственного объекта.

 

В табл. 5 приведены индивидуальные варианты выполнения задания в соответствии с двумя последними цифрами учебного шифра студента.

Таблица 5

Перечень данных	Последняя цифра шифра студента
Площадь участка S, га	0,5	0,8	0,6	0,9	0,7	1,0	1,3	1,5	0,5	1,0
Мощность (высота) почвенного слоя H, м	0,2	0,22	0,3	0,35	0,25	0,2	0,27	0,21	0,3	0,2
Плотность почвенного слоя pn , т/м	1,51	1,60	1,53	1,58	1,62	1,58	1,54	1,57	1,59	1,62
Фоновое содержание меди в почвенном слое , мг/кг почвы*	0,3	0,2	0,4	0,3	0,2	0,5	0,8	0,6	0,8	0,5
Фоновое содержание марганца в почвенном слое , мг/кг почвы*
Фоновое содержание нитратов в почвенном слое , мг/кг почвы*
	Предпоследняя цифра шифра студента
Фоновое содержание ванадия в почвенном слое , мг/кг почвы*
Плотность осадка рос , т/м^3	1,20	1,22	1,25	1,30	1,35	1,40	1,42	1,30	1,35	1,25
Содержание меди в осадке , г/м^3
Содержание марганца в осадке , г/м^3
Содержание нитратов в осадке , г/м^3
Содержание ванадия в осадке , г/м^3

* Значения ПДК загрязняющих веществ приведены в табл. 6.

 

Расчет количества осадка, который возможно использовать в ка­честве удобрения, проводится по следующей методике:

 

1. Составляем уравнение материального баланса, исходя из усло­вия равномерного смешивания осадка с плодородным слоем почвы:

С_ф * М+С_ос*m = C_см (М+m)

где С_ф - фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы;

М - масса пло­дородного стоя почвы, кг, (рассчитывается ниже, в п.2);

С_ос - концентрация i-го вещества в осадке, мг/кг осадка;

m - масса осадка, кг, (рассчитывается ниже, в п.3);

С_см - концентрация i-го вещества в почве после смешивания ее с осадком, мг/кг почвы.

Для того, чтобы осадок можно было использовать в качестве удобрения, необходимо соблюдение следующего основного условия:

С_см≤ ПДК,

г де ПДК - предельно-допустимая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы.

 

2. Определение объема W и массы М плодородного слоя почвы на участке проводится по формулам:

W=H * S, (м³),

где Н - мощность (высота) почвенного слоя, м;

S - площадь сельскохозяйственного объекта (участка), м²,

M=W * p_{n ,} (т), где p_n - плотность почвы (почвенного слоя), т/м³.

 

3. Масса осадка т, подлежащего размещению на участке, определяется по вышеприведенной формуле материального баланса:

, (т).

 

4. Максимальный объем осадка V, предназначенного для размещения на участке, составит:

где Р_ос - плотность осадка, т/м³.

Высота осадка будет равна: (см).

Таблица 6

Предельно-допустимые концентрации

основных загрязняющих веществ в почве [8]

Наименование ингредиента	ПДК, мг/кг почвы
Ацетальдегид	10,0
Бензол	0,3
Ванадий
Кобальт	5,0
Марганец
Медь	3,0
Никель	4,0
Нитраты
Ртуть	2,1
Свинец	32,0
Толуол	0,3
Фтор	10,0
Хром (+3)	6,0
Хром (+6)	0,05
Цинк	+ 50 к фону

 

ЗАДАНИЕ № 4

 

В 1990 г. концентрация СО₂ в атмосфере составляла 340 мг/кг. Известно, что концентрация СО₂ в атмосфере еже­годно увеличивается на 0,5%. Постройте зависимость концен­трации СО₂ в атмосфере от времени. По ней составьте следу­ющие прогнозы:

- на сколько увеличится концентрация СО₂ в атмосфере к 2050 г.;

- в каком году концентрация СО₂ увеличится в два раза, т. е. можно ожидать потепления климата на 3 – 5⁰ С.

 

Решение:

 

1. Чтобы построить зависимость концентрации CO₂ в ат­мосфере от времени, сначала составьте таблицу:

 

Концентрация (С) СО2		C1	С2	………	Сn
Годы				………

 

где C₁... С_n — концентрация углекислого газа в зависимости от года.

По данным таблицы постройте график.

Определив по графику разность Сn - 340, можно опреде­лить на сколько увеличится концентрация углекислого газа в 2050 г.

 

2. По этому графику определите год, в котором концент­рация СО₂ в атмосфере увеличится в 2 раза.

 

ЗАДАНИЕ № 5

 

В марте 1973 г. при аварии супертанкера "Амоко-Калис" у берегов Франции было выброшено в море 230 тыс. т нефти. Рассчитайте объем воды, в котором погибла рыба, если ги­бель рыбы происходит при концентрации нефти 15 мг/л.

Какая площадь воды (S) была при этом покрыта нефтяной пленкой, если толщина пленки (L) примерно 3 мм, а плотность нефти (ρ) 800 кг/м³?

 

Решение:

1тонна = 1*10⁶ мл

 

1. Объем воды, в котором погибла рыба:

 

м³

 

где М_нефти - масса нефти;

С_нефти - концентрация нефти, при которой гибнет рыба.

 

2. Объем пролитой нефти:

где М - масса нефти; ρ - плотность нефти.

 

3. Площадь воды, которая была покрыта нефтяной пленкой:

 

ЗАДАНИЕ № 6

 

Будет ли превышен уровень ПДК ртути в комнате, если в ней разбит термометр? Размеры комнаты: длина – 6 м, ширина 4,5 м, высота по­толков 3,5 м. Масса разлившейся ртути 1 г.

 

Решение:

1. Определите объем комнаты:

V = S * h, м³

где S — площадь, м²; h — высота, м;

 

2. Определите концентрацию ртути в комнате:

мг/м³

где М_р — масса ртути, V – объем комнаты, м³.

 

3. Определите по нормативному документу ПДК ртути и сравните с концентрацией ртути в комнате. Сделайте вывод.

 

ЗАДАНИЕ № 7

 

При сгорании 1 л этилированного бензина в атмосферу выбрасывается 1 г свинца (q). Какой объем воздуха будет заг­рязнен, если автомобиль проехал 200 км? Расход бензина составляет 0,1 л на 1 км.

 

Решение:

 

1. Определите массу бензина, которая будет израсходова­на, когда автомобиль проедет 200 км:

m = ρ * L,

где т — масса бензина, л;

L — длина пути, км;

ρ — расход бензина, л/км;

 

2. Определите, сколько свинца выбрасывается в атмосфе­ру при сгорании бензина:

М_свинца=m*q, г

где q — выброс свинца в атмосферу при сгорании 1 л бензина.

 

3. Определить, сколько кубометров воздуха будет загрязнено:

 

По нормативному документу определите ПДК свинца.

 

 

 

ЗАДАНИЕ № 8

 

Пораженное колорадским жуком картофельное поле пло­щадью 1000 м² было обработано 2 кг гептахлора. Постройте зависимость концентрации пестицида от времени полураспа­да и по ней определите, через сколько лет можно сажать растения на этом участке земли, если период полураспада гептахлора составляет 9 лет, а ПДК гептахлора — 5 мг/м².

 

Решение:

 

1. Определите начальную концентрацию гептахлора на участке:

где М – масса гептахлора,

S – площадь участка.

 

2. Чтобы построить зависимость концентрации гептахлора от времени полураспада, составьте таблицу.

 

Концентрация гептахлора (У)	СН	СН/2	………	С
Время полураспада (X)			………	В

 

3. По данным таблицы постройте график.

 

 

4. По графику определите величину В, т. е. время, при котором концентрация гептахлора будет равна ПДК гептахлора, т. е. 5 мг/м².

 

 

ЗАДАНИЕ № 9

 

В результате аварийного сброса сточных вод, в которых содержалось 60 г сурьмы (М_сурьмы), было загрязнено пастби­ще площадью 1000 м² (S), глубина проникновения вод состав­ляет 0,5 м (h). Можно ли пить молоко коров, которые пас­лись на этом пастбище, если на каждом звене пищевой цепи происходит накопление токсичных веществ в 10-кратном раз­мере? ПДК сурьмы в молоке 0,05 мг/кг.

 

Решение:

1. Определяем массу почвы, которая была загрязнена сточ­ными водами:

М_почвы = S * h * ρ, где ρ – плотность почвы, равная 1000 кг/м³;

 

2. Определяем концентрацию сурьмы в почве:

, мг/кг

3. Составить схему пищевой цепи.

 

4. Определяем концент­рацию сурьмы в молоке:

С_{м сурьмы} = С_{п сурьмы} * 100

5. Сравнить с ПДК и сделать вывод.

 

 

ЗАДАНИЕ № 10

 

Водоем, в котором разводили товарную рыбу, был заг­рязнен сточными водами, содержащими 10 кг фтора (М_ф). Можно ли употреблять эту рыбу в пищу, если на каждой ступени пищевой цепи происходит накопление токсичных веществ в 10-кратном размере? Площадь водоема 100 м² (S), глубина его 10 м (h), ПДК фтора в рыбе 10 мг/кг, плотность воды 1000 кг/м³ (ρ).

 

Решение:

 

1. Определить объем водоема:

V = S *h, м³

 

2. Определить массу загрязненной воды:

М_воды = V * ρ, кг

 

3.Определить концентрацию фтора в воде:

 

4. Составьте схему пищевой цепи и определите концент­рацию фтора в рыбе:

 

4. Сравнить с ПДК и сделать вывод.

 

 

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ

Пример выполнения задания № 1

по разделу "Охрана атмосферного воздуха"

 

Рассмотрим котельную с одиночным источником выбросов.

 

Котельная, работающая на мазуте, производит вредные выбросы, представленные оксидами углерода СО, азота NO₂, серы SO₂, ванадия V₂O₅ и золой. Котельная имеет одну дымовую трубу с диаметром D ее устья - 1,4 м и высотой Н= 35 м. Скорость выхода газовоздушной смеси ω_о составляет 7 м/с, ее температура Т_г - 125°С. Средняя температура самого жаркого месяца года Т_в равна +25°С.

Фоновые концентрации С_ф вредных веществ по данным сани­тарно-эпидемиологической службы составляют: СО - 2 мг/м³; NO₂ -0,03 мг/м³; SO₂ - 0,2 мг/м³; V₂0₅ - 0,005 мг/м³ и золы - 0,1 мг/м³. ПДК вредных веществ (разовые) приведены в табл. 2.

Котельная расположена в Московской области, местность ровная, с перепадом высот менее 25 м. Степень очистки пылегазоочистного оборудования - 80%. В районе расположения котельной среднегодовая повторяемость направления ветров (при вось­мирумбовой розе ветров) составляет C - 17%, СВ - 17%, В - 16%, ЮВ - 12%, Ю - 10%, ЮЗ - 7%, З-9%, СЗ -12%.

Определение величины ПДВ для оксида углерода СО:

F= 1, т.к. СО - легкий газ, у которого скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0;

η = 1, т.к. местность ровная, с перепадом высот менее 50 м, А = 140 (для Московской области).

Т =125-25=100⁰С;

м³/с.

 

 

 

n = 0,532*2,04²-2,13*2,04+3,13=0,532*4,16-2,13*2,04+3,13 = 2,21-4,34+3,13 = 1,0;