Шоба В.А. Экология. Задачи и упражнения

Подождите немного. Документ загружается.

5.2.4. Валовый выброс NО

определяется по формуле:

NONO

0,001(1),

MBQK

=− т/год, (5.7)

где

K = 0,185 кг/ГДж – параметр, характеризующий количе-

ство оксидов азота, образующихся на 1 ГДж тепла; β = 0 – коэф-

фициент, учитывающий степень снижения выбросов оксидов азо-

та в результате применения технических решений Q

– (см. рас-

чет (5.6)).

Максимально-разовый выброс определяем по формуле (5.7),

используя величину В из формулы (5.2).

Упражнение

* Объясните, почему такая упрощенная экосистема, как куку-

рузное поле, намного больше уязвима в результате повреждения

вредителями, болезнями растений и вирусами, чем более сложная

природная экосистема? Почему природные экосистемы менее

уязвимы?

• Объясните, почему Вы согласны или не согласны со сле-

дующими положениями: мир никогда не останется без ресурсов,

так как технологические нововведения обеспечат замену или по-

зволят использовать ресурсы с низкими концентрациями.

* Назовите 10 основных путей экономии воды каждым чело-

веком. Что делаете (если делаете) Вы в этом направлении или

намерены делать в будущем?

ВАРИАНТ 6

Задача. Оценка воздействия загрязнения воздуха

на состояние здоровья

• Для оценки воздействия загрязнения воздуха на состояние

здоровья изучите методику – определение функции нанесенного

ущерба через реакцию на дозу (метод "доза-реакция").

• По программе борьбы с загрязнением воздуха, среднегодовая

концентрация РМ-10 должна снизится на 10 мкг/м

(со 150 до 140

мкг/м

). Снижение уровня загрязнения распространяется на 5

млн.чел. Примерная смертность 0,007. Определите диапазон из-

менений смертности (из расчета на человека).

• Определите выгоду для здоровья, выраженную в снижении

среднего количества случаев преждевременной смерти.

Метод "доза-реакция"

Количественное выражение издержек, вызванных ухудшением

состояния окружающей среды, связано с двумя основными труд-

ностями: анализом последствий ухудшения и стоимостной оцен-

кой этих последствий. Поэтому оценки социальных и экономиче-

ских последствий следует рассматривать только в качестве при-

мерных показателей масштаба. Тем не менее эти показатели мо-

гут помочь в определении основных приоритетов в области

улучшения состояния окружающей среды, сопоставляя выявлен-

ные социальные и экономические последствия со стоимостью

мер по смягчению последствий ухудшения и (или) их предотвра-

щению.

Информацию, полученную при оценке воздействия загрязне-

ния воздуха на состояние здоровья, можно использовать для

стоимостного выражения последствий для здоровья либо спосо-

бом определения стоимости лечения, выявляя ценность снижения

заболеваемости, либо, в случае смертельного исхода, определяя

готовность платить за снижение преждевременной смертности.

В идеальной ситуации оценка последствий для здоровья

включает как собственные расходы на лечение, например, оплата

лекарств, утраченный доход и расходы на профилактику болезни,

так и менее ощутимые воздействия болезни на благосостояние,

например боль, дискомфорт и ограничение в видах деятельности,

не связанных с работой. Виды воздействий на здоровье человека

загрязнителей с установленным предельно допустимым содержа-

нием приведено в табл. 6.1.

Т а б л и ц а 6.1

Воздействие на здоровье человека загрязнителей с установленным

предельно допустимым содержанием

Загрязни-

тель

Исчисляемое воздействие

на здоровье

Неисчисляемое воз-

действие на здоровье

Прочие возмож-

ные последствия

Озон Смертность*

Респираторные симптомы

Мягкие случаи ДОД

ДОД по респиратор

ным

заболеваниям

Госпитализация

Приступы астмы

Нарушение легочной

Функции

Хронический сину

сит и

поллиноз

Повышенная чувст-

вительность дыха-

тельных путей к раз-

дражителям

Диффузный фиброз

Воспаление легких

Нарушение им-

мунной системы

Хронические рес-

пираторные забо-

левания

Последствия для

про

чих органов

(угнетение струк-

туры и функции)

Твердые

частицы

(ТВЧ)

Сульфаты

Смертность*

Бронхит хрониче

ский и

острый

Госпитализация

Заболевания нижних ды-

хательных путей

Заболевание орга

нов

грудной клетки

Респираторные симптомы

Мягкие случаи ДОД

Все случаи ДОД

Потерянные рабочие дни

Средние или тяже

лые

приступы астмы (у астма-

тиков)

Нарушения легоч

ной

функции

Хронически рес-

пираторные забо-

левания кроме

хронического

бронхита

Воспаление лег-

ких

Угарный

газ

Госпитализация с застой-

ной сердечной недоста-

точностью

Сокращенное время на-

ступления ангины

Изменение в поведе-

нии

Госпитализация по

иным причинам

Прочие последст-

вия для сердечно-

сосудистой систе-

мы

Проблемы разви-

тия

Оксиды

азота

Респираторные заболева-

ния

Повышенная чувст-

вительность дыха-

тельных путей к раз-

дражителям

Нарушение легоч-

ной функции

Воспаление лег-

ких

Нарушение им-

мунной системы

Окончание табл. 6.1

Загрязни-

тель

Исчисляемое воздействие

на здоровье

Неисчисляемое воз-

действие на здоровье

Прочие возмож-

ные последствия

Диоксид

серы

У экзогенных астматиков:

Нарушение легоч

ной

функции

Респираторные симптомы

Сочетание респиратор-

ных симптомов и измене-

ния легочной функции

Респираторные

сим

птомы не у

астматиков

Госпитализация

Свинец Смертность

Гипертония

Нелетальные слу

чаи

ишемической болезни

Нелетальные при

ступы

стенокардии

Эффект снижения IQ для

пожизненного заработка

Эффект снижения IQ для

специального образова-

ния

Последствия для здо-

ровья лиц, находя-

щихся в иных возрас-

тных группах

Невро-поведенческая

функция

Прочие сердечно-со-

судистые заболевания

Воздействие на репро-

уктивную систему

Последствия для пло-

да при воздей

ствии на

мать

Деликвентное и анти-

общественное пове-

дение детей

Источник: Выгоды и затраты, связанные с законом о чистом

воздухе за 1970–1990 гг.

• В данном анализе превышение смертности оценено при по-

мощи РМ

как показателя смеси загрязнителей, воздействию ко-

торых подвергались индивиды.

Отношения дозы и реакции (ущерба) представляют собой

функции, основанные на данных для США, Канада и Великобри-

тании; они соотносят информацию об изменениях качества атмо-

сферного воздуха по разным загрязняющим веществам с различ-

ными последствиями для здоровья.

Применяется следующий принцип: изменение качества атмо-

сферного воздуха по некоторым загрязняющим веществам можно

статистически соотнести с наблюдаемыми изменениями заболе-

ваемости и смертности. Посредством анализа регрессий выводят-

ся коэффициенты, которые потом умножаются на значения изме-

нений концентрации загрязняющих веществ и количество насе-

ления, испытывающего воздействие.

Предполагаемое воздействие на здоровье можно показать сле-

дующим соотношением:

= b

* РОР

* dA, (1.1)

где dH

– изменение риска воздействия на здоровье i; b

– наклон

кривой "доза-реакция" для вида воздействия i; РОР

– население,

в отношении которого существует риск воздействия на здоро-

вье i; dA – изменение концентрации данного загрязняющего ве-

щества в воздухе.

В исследованиях применяются "доза-реакция", выведенные

для развитых стран. С учетом значительных различий между на-

селением развитых стран и Росии в базовых показателях здоро-

вья, доступе к услугам здравоохранения, демографических харак-

теристиках и качестве жизни, предполагается, что последствия

для здоровья окажутся заниженными.

Результаты, имеющихся эпидемиологических исследований

соотносят концентрации твердых частиц и некоторые негативные

последствия:

– смертность;

– госпитализацию с респираторными заболеваниями;

– обращения за неотложной помощью;

– периоды ограниченной деятельности для взрослых;

– респираторные заболевания детей;

– приступа астмы и хронические заболевания.

В группе "твердые взвешенные частицы (ТВЧ)" выделяют

твердые частицы размером менее 10 микрон (РМ-10), твердые

частицы размером менее 2,5 микрон (РМ-2.5), наносящие боль-

ший ущерб, по сравнению с более крупными частицами.

Загрязнение измеряется в микрограммах ТВЧ или РМ10 на ку-

бометр воздуха (мкг/м

). Возможно напрямую переводить ТВЧ в

РМ10: РМ10 составляет примерно 55 % от общего объема ТВЧ,

т.е. при уровне ТВЧ в 100 микрограмм/м

концентрация РМ10

составляет 55 мкг/м

ИЗМЕНЕНИЯ В СМЕРТНОСТИ

Серьезной проблемой, связанной с концентрацией твердых

частиц в воздухе, является преждевременная смертность. На ос-

новании литературы центральная оценка изменений в "смертно-

сти от всех причин", связанных с изменением концентрации

РМ10, выражается следующим образом.

Среднее процентное изменение смертности = 0,096х измене-

ние в РМ10.

Верхняя и нижняя оценки имеют коэффициенты 0,130 и 0,062

соответственно.

Принимая примерную смертность за 0,007, диапазон измене-

ний смертности (из расчета на человека) выглядит так:

Верхняя оценка изменения смертности = верхнее значение ко-

эффициента х примерная смертность х изменение в РМ10.

Средняя оценка изменения смертности = среднее значение ко-

эффициента х примерная cмертность х изменение в РМ10.

Нижняя оценка изменения смертности = нижнее значение ко-

эффициента х примерная смертность х изменение в РМ10.

Средняя оценка количества случаев преждевременной смерт-

ности:

Средняя оценка изменения смертности х численность населе-

ния.

Упражнение

• Объясните, каким образом использование инсектицидов мо-

жет в действительности обострить ряд проблем, вызываемых на-

секомыми-вредителями, и представить угрозу некоторым плото-

ядным и всеядным, включая людей.

• Обсудите, как повлияет на темпы добычи и исчерпание во-

зобновимого ресурса

открытый доступ к его использованию при нечетко опреде-

ленных правах собственности.

• Почему строительство плотин и водохранилищ может спо-

собствовать большей разрушительной силе наводнений? Следует

ли отказаться от всех проектов строительства гигантских плотин

и водохранилищ? Каким критерием Вы будете руководствоваться

при выборе желаемого проекта?

Указания по выполнению работы

1. Изучите необходимую литературу.

2. Оформите отчет в соответствии с предъявляемыми требова-

ниями.

ВАРИАНТ 7

Задача. Расчет и оценка уровня загрязнения почв

вдоль автодорог

Выполнить расчет и оценку уровня загрязнения придорожных

земель выбросами свинца и выбрать защитные мероприятия по

уменьшению ширины их распространения в условиях: 1) рекон-

струкции дороги III категории по нормативам I категории; 2) в

случае отказа от реконструкции.

7.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При расчете ДВС двигателей автомобилей образуются "услов-

но твердые" выбросы, состоящие из аэрозольных и пылевидных

частиц. В наибольших количествах выбрасываются соединения

свинца и сажа. При интенсивности движения более 40 тыс.

авт./сутки существенными становятся выбросы кадмия и цинка.

Наибольшую опасность для биосферы представляет накопление в

почве соединений свинца, что обусловлено высокой доступно-

стью его растениям и переходом по звеньям пищевой цепи в жи-

вотных, птиц и человека.

Выбросы соединений свинца происходят при работе ДВС ав-

томобилей на этилированном бензине (в бензине марок А-76 и

АИ-93 содержится соответственно 0,17 г/кг и 0,37 г/кг соедине-

ний свинца). Около 20 % общего количества свинца разносится с

отработанными газами в виде аэрозолей, а 80 % выпадает в виде

твердых частиц размером до 25 мкм и водорастворимых соедине-

ний на поверхности земель прилегающих к дороге. Они накапли-

ваются в почве на глубине пахотного слоя или фильтрации воды

атмосферных осадков вдоль автодорог.

7.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ

Оценку загрязнения придорожных земель выбросами свинца и

выбор защитных мероприятий по уменьшению ширины их рас-

пространения следует вести на основе расчета уровня загрязне-

ния поверхностного слоя почвы (УЗП) по следующей методике:

Определяют мощность эмиссии свинца Р

, мг/м·сут., по фор-

муле:

ЭПТО

Р =ККК ,

р iii

mGPN



⋅⋅⋅⋅⋅





∑

(7.1)

где К

= 0,74 – коэффициент пересчета; m

– коэффициент, учи-

тывающий дорожные условия, принимается по рис. 7.1; К

= 0,8 –

коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в ви-

де твердых частиц в общем объеме выбросов; К

= 0,8 – коэффи-

циент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отрабо-

тавших газов автомобиля; G

– средний эксплуатационный расход

топлива для данного типа автомобилей (табл. 7.1), л/км; N

–

среднесуточная интенсивность движения автомобилей данного

типа, авт/сут.; Р

– содержание добавки свинца в топливе, приме-

няемом в автомобиле данного типа, г/кг.

3,0

2,0

1,0

0 20 40 60 80 100

км/ч

Рис. 7.1. Зависимость коэффициента m

от средней скорости

транспортного потока V

Т а б л и ц а 7.1

Средние эксплуатационные нормы расхода топлива, л, на 1км пути

Тип автомобиля Значение G

, л/км

1. Легковые автомобили

2. Малые грузовые автомобили карбюратор-

ные (до 5тонн)

3. Грузовые автомобили карбюраторные

(5 тонн и долее)

4. Грузовые автомобили дизельные

5. Автобусы карбюраторные

6. Автобусы дизельные

0,11

0,16

0,33

0,34

0,37

0,28

2. Рассчитывают величину отложения свинца на поверхности

земли Р

, мг/м

, по формуле:

Р (0,4)

lРЭ

КТР F

=⋅ϕ⋅⋅+

, (7.2)

где К

– коэффициент, учитывающий расстояние l, м, от края про-

езжей части принимается по табл. 7.1; φ – коэффициент, завися-

щий от силы и направления ветра, принимается равным отноше-

нию площади розы ветров со стороны дороги, противоположной

рассматриваемой зоне, к общей ее площади; Т

– расчетный срок

эксплуатации автодороги в сутках, принимается равным 7300 су-

ток, что соответствует 20-летнему перспективному сроку; F –

фоновое загрязнение поверхности земли, мг/м

Т а б л и ц а 7.2

Величина К

от расстояния l до края проезжей части

l, м 10 20 30 40 50 60 80 100 150 200

0,50 0,10 0,06 0,04 0,03 0,02 0,01 0,005

0,001

0,0002

Примечание. Поскольку на автодорогах I категории транс-

порт разделен на 2 потока, противоположных по направлению

движения и отделенных друг от друга разделительной полосой

шириной не менее 5 м, расчет следует вести отдельно для каждой

проезжей части (направления) для интенсивности движения рав-

ной половине общей, т.е. сначала определяют эмиссию свинца от

транспортного потока каждого направления.

Затем рассчитывают величину Р

П(1)

на заданном расстоянии l

от края проезжей части ближайшего к расчетной точке А потока

(направления) движения по формуле (7.2). После этого рассчиты-

вают величину Р

П(2)

в точке А от потока движения противопо-

ложного направления, увеличив расстояние l в формуле (7.2) на

ширину проезжей части одного направления плюс 5 м.

Итоговой величиной отложения свинца в точке А от транс-

портных потоков обоих направлений является сумма величин

П(1)

и Р

П(2)

Рассчитывают УЗП свинцом Р

, мг/кг, на различном расстоя-

нии от края проезжей части автодороги по формуле:

, (7.3)

где h – толщина почвенного слоя, м, в котором распределяются

выбросы свинца, принимается на пахотных землях равной 0,2 м,

на остальных видах угодий (в том числе и на целине) – 0,1м; ρ –

плотность почвы, кг/м

Полученные расчетные значения величины P

и их изменение

от расстояния до края проезжей части l необходимо представить

в графической форме (рис. 7.2) и сопоставить с ПДК свинца в

почве по общесанитарному показателю, равному 32 мг/кг.

При необходимости уменьшения ширины загрязнения придо-

рожной полосы свинцом следует предусматривать защитные ме-

роприятия (табл. 7.4).

мг/м

, м

4,0

3,0

2,0

1,0

Снижение концентрации на 40 %

Начало застройки 150

Уровень фона

Трехрядные 50 100

посадки

Рис. 7.2. График загрязнения придорожной зоны окисью углерода