МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Забайкальский государственный университет» (ФГБОУ ВО «ЗабГУ») Факультет строительства и экологии Кафедра водного хозяйства и промышленной безопасности КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по мониторингу окружающей среды Выполнил студент гр. ГЛ-16 Пахарукова Ирина Александровна Проверил: преподаватель, к.б.н., Казыкина С.М. Чита, 2019 СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 1. Оценка аэротехнического загрязнения территорий промышленного района 4 2. Прогноз оценки природных опасностей территории 9 3. Водохозяйственный расчеты 12 Заключение 18 2 ВВЕДЕНИЕ Мониторинг – это система повторяющихся целенаправленных наблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды в пространстве и во времени. Цель проведения экологического мониторинга – накопление, систематизирование и анализ информации о состоянии окружающей среды, о причинах изменения, об источниках и факторах воздействия, о допустимости изменений и нагрузок, оценка и прогноз изменений состояний природной среды и выработка необходимых решений для управления окружающей средой. На систему мониторинга возлагаются наблюдения за факторами воздействия, за состоянием окружающей среды, оценка фактического состояния окружающей среды и прогноз изменения состояния окружающей среды и его оценка. Объектами экологического мониторинга являются: компоненты природной среды - земли, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, уровни радиационного и энергетического загрязнения, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле; природные объекты - естественные экологические системы, природные ландшафты и составляющие их элементы; природно-антропогенные объекты - природные объекты, преобразованные в процессе хозяйственной деятельности или объекты, созданные человеком и имеющие рекреационное и защитное значение; источники антропогенного воздействия на природную среду, включая потенциально опасные объекты. 3 Мониторинг осуществляется на стационарных станциях наблюдения, при маршрутных исследованиях, а также с помощью дистанционных методов авиационных и космических. 4 1. ОЦЕНКА АЭРОТЕХНИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕРРИТОРИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА Цель работы: Определить массу загрязняющих веществ, пылевую нагрузку снежного покрова (Pn), показатель пылевыделения (Kn), модуль техногенной нагрузки (Мт), суммарный показатель загрязнения (Zc), на основании которого можно дать информацию об опасности для здоровья населения. По опасности для здоровья населения выделяют 4 категории: 1) допустимый уровень – это фоновый уровень, который принимается как исходный для сравнения, и характеризуется низким уровнем заболеваемости и минимальной частотой проявления функциональных отклонений, Zc > 16; 2) умеренно опасная – характеризуется увеличением общей заболеваемости, 16 > Zc > 32; 3) опасная – характеризуется увеличением частоты хронических заболеваний и функциональных отклонений, 32 > Zc > 64; 4) чрезвычайно опасная – характеризуется увеличением репродуктивных функций и других отдалённых последствий, нарушений 64 > Zc > 128. Пылевая нагрузка снежного покрова - это количество твердых выпадений за единицу времени на единицу площади. (1) где – масса пыли в пробе снега; Si – площадь загрязненной территории; t – время от начала снегостава. Показатель пылевыпадения Kn = , (2) где Рк = 100 кг/км2 * сут – критический уровень загрязнения снежном покрова 5 Модуль техногенной нагрузки – массовая доля загрязняющих веществ, содержащихся на единице площади. (3) где – массовая доля загрязняющих веществ, которая вычисляется по следующей формуле: (4) где – концентрация загрязняющего вещества. Суммарный показатель загрязнения (5) где – коэффициент отношения среднего содержания загрязняющего элемента к его фоновому содержанию; – число исследуемых химических элементов. (6) где – фоновое содержание. Таблица 1 – Исходные данные Элементы Параметры Sr Ba Hg Cu Zn S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т 1 2 3 4 5 100 371 9,8 89 354 4,2 100 0,15 5,8 60 48,6 2,1 51 144 97 200 5,3 75 268 3,2 100 0,24 9,2 94 70,4 3,1 86 294 91 144 3,1 84 710 6,3 100 0,112 3,7 81 64,5 2,5 68 200 90 273 5,9 77 404 3,6 100 0,168 5,6 70 80,5 3,1 79 167 91 189 5 85 480 5,7 100 0,22 7,3 79 83 3,6 91 400 6 Sn Mb Mn Cr Pb Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, % Ci, г/т Cф, г/т S, км2 Ро, кг Снегостав, сут 2,3 19 8,3 10,4 6 1 1,8 30 13,21 2,6 13 367 2 36 107 4,3 0,3 10 4,7 67 3,7 4,6 47 1,3 2,3 79 12,15 2,4 18 408 2 31 133 5,4 1,25 38 3,2 62 2,5 3,7 51 1,05 1,6 72 17,88 2 19 643 2,2 33 118 4,5 1,5 93 2,7 70 3,4 5,1 60 1,6 2,4 70 18,1 2 30 744 2,9 17 76 2,9 1,3 260 6,3 84 3,4 4,3 53 1,6 2,9 84 15,81 3,2 59 405 2,2 57 112 4,6 11,8 540 4 3 6 5 9 Для определения наиболее опасного участка необходимо для каждого элемента найти параметры: , , , , . Таблица 2 - Площадь загрязненной территории , Sr Ba Hg Cu Zn Sn Mb Mn Cr Pb 1 0,3 0,267 0,3 0,18 0,153 0,057 0,018 0,09 0,039 0,108 2 1,21 0,9375 1,25 1,175 1,075 0,8375 0,5875 0,9875 0,225 0,3875 3 1,37 1,26 1,5 1,215 1,02 0,93 0,765 1,08 0,285 0,495 4 1,17 1,001 1,3 0,91 1,027 0,91 0,78 0,91 0,39 0,221 5 10,74 10,03 11,8 9,322 10,738 9,912 6,254 9,912 6,962 6,726 Таблица 3 - Коэффициент отношения среднего содержания загрязняющего элемента к его фоновому содержанию Sr Ba Hg Cu Zn 1 37,86 84,29 0,03 23,14 62,61 2 37,74 83,75 0,03 22,71 62,55 3 46,45 112,70 0,03 25,80 62,50 7 4 46,27 112,22 0,03 25,97 61,85 5 37,80 84,21 0,03 23,06 63,49 Sn Mb Mn Cr Pb 0,80 0,56 5,08 183,50 24,88 0,80 0,57 5,06 185,45 24,63 0,68 0,66 8,94 221,72 26,22 0,67 0,67 9,05 218,82 26,21 0,79 0,55 4,94 184,09 24,35 Таблица 4 - Пылевая нагрузка , кг/ *сут Sr Ba Hg Cu Zn Sn Mb Mn Cr Pb 1 2 3 4 5 8,33 9,36 8,33 13,89 16,34 43,86 138,89 27,78 64,10 23,15 10,47 13,51 10,13 10,78 11,78 15,12 21,56 12,83 56,30 32,69 11,31 12,30 10,33 12,76 15,20 16,67 20,26 14,35 54,39 31,31 44,44 51,95 40,00 57,14 50,63 57,14 66,67 57,14 133,33 235,29 5,59 5,98 5,08 6,44 5,59 6,05 9,59 6,05 8,62 8,92 4 0,07098 0,10504 0,00004 0,02093 0,04342 0,00088 0,00042 0,00471 0,19344 0,01976 5 0,10206 0,25920 0,00012 0,04482 0,21600 0,00184 0,00086 0,00854 0,21870 0,06048 4 19,38 42,44 0,0000073 1,68 5 19,29 124,42 0,0000261 3,72 Таблица 5 - Массовая доля загрязняющего вещества ,г Sr Ba Hg Cu Zn Sn Mb Mn Cr Pb 1 0,00371 0,00354 0,000002 0,00049 0,00144 0,00008 0,00001 0,00013 0,00367 0,00107 2 0,00760 0,01018 0,00001 0,00268 0,01117 0,00014 0,00005 0,00046 0,01550 0,00505 3 0,01339 0,06603 0,00001 0,00600 0,01860 0,00023 0,00010 0,00166 0,05980 0,01097 Таблица 6 - Модуль техногенной нагрузки , г* Sr Ba Hg Cu 1 1,38 1,25 0,0000002 0,02 2 1,52 2,73 0,0000022 0,19 3 1,93 46,88 0,0000012 0,39 8 Zn Sn Mb Mn Cr Pb 0,21 0,0007 0,00001 0,002 1,35 4,30 3,28 0,0005 0,00006 0,01 6,33 5,40 3,72 0,0006 0,00010 0,03 38,45 4,50 7,25 0,0030 0,00067 0,09 143,92 2,90 86,40 0,0062 0,00138 0,13 88,57 4,60 3 0,11 0,12 0,10 0,13 0,15 0,17 0,20 0,14 0,54 0,31 4 0,44 0,52 0,40 0,57 0,51 0,57 0,67 0,57 1,33 2,35 5 0,06 0,06 0,05 0,06 0,06 0,06 0,10 0,06 0,09 0,09 Таблица 7 - Показатель пылевыпадения Kn Sr Ba Hg Cu Zn Sn Mb Mn Cr Pb 1 0,08 0,09 0,08 0,14 0,16 0,44 1,39 0,28 0,64 0,23 2 0,10 0,14 0,10 0,11 0,12 0,15 0,22 0,13 0,56 0,33 Для каждого участка найти ∑ ,∑ , ,∑ , Таблица 8 – Результаты вычислений ∑ ∑ 1 422,74 354,04 2 422,84 195,17 3 504,97 198,88 4 500,93 793,75 5 423,22 67,92 ∑ 3,54 8,51 46,97 1,95 19,45 46,98 1,99 95,90 56,11 7,94 217,66 55,66 0,68 327,14 47,02 Таким образом, учитывая результаты вычислений, значения суммарного показателя загрязнения на всех участках не менее 32 и больше 64, из этого следует, что все участки относятся к 3 категории опасности, которая характеризуется увеличением частоты хронических заболеваний и функциональных отклонений. 9 По модулю техногенной нагрузки самым загрязнённым является 5 участок. 2. ПРОГНОЗ ОЦЕНКИ ПРИРОДНЫХ ОПАСНОСТЕЙ ТЕРРИТОРИИ Цель работы: оценить природные опасности территории на основе мониторинговых данных и выявить районы с наиболее опасным состоянием. Таблица 9 – Исходные данные № п/п Наименование Площадь, тыс. Численность, тыс. (2) ч. Число опасных объектов (3) природного характера Численность населения (4) пострадавшего при ЧС, тыс. ч. Число ЧС приходящихся на (5) 100 тыс. ч. территории Пространственная опасность на (6) 100 Среднее годовое число ЧС (7) природного и техногенного характера Площадь зоны (8) затоплений, Численность проживающих в (9) зонах затопления, тыс. ч. Площадь (10) сейсмоопасных (1) 1 2 301,2 146,3 1090,706 Исследуемые районы 3 4 5 6 7 8 1783,8 1439,7 2543,5 1434,6 1821,2 1843,2 521,404 265,804 159,515 191,508 116,698 88,325 92,142 123 53 21 29 57 25 17,244 22,275 0,392 0,152 0,123 0,189 0,052 0,056 0,21 0,16 0,38 0,73 0,61 0,43 0,94 0,76 0,57 0,06 0,08 0,05 0,035 0,046 0,045 2,33 0,83 1 1,17 1,17 0,51 0,83 8,125 0 1,324 1,698 3,095 0,305 0,355 0,762 1,441 0 1,355 2,096 3,202 0,272 0,332 0,769 0 0,01 0,002 0,005 0,003 0,008 0,06 10 16 12 0,9 0,82 0,01 территорий, Общая площадь (11) зон поражения, (12) (13) (14) (15) Тер-я районов, охваченная зонами поражения от общей площади, % Численность населения в зонах поражения, тыс. ч. Население района в зонах поражения от общей численности населения, % Экологическая напряженность территории 8,125 0,01 1,326 1,703 3,098 0,313 0,415 0,772 2,698 0,007 0,074 0,118 0,122 0,022 0,023 0,042 37,749 0,889 45,271 0,095 0,454 0,276 0,08 3,461 0,171 17,032 0,060 0,237 0,237 0,091 0,281 25,5 32,473 32,328 32,74 29,273 33,7 27,814 27,44 0,259 Показатель степени опасности района определяется по формуле: (7) где m – общее количество показателей; – отношение показателя по конкретному району к наибольшему показателю по всем районам, который определяется по формуле: (8) Таблица 10 - Отношение показателя по конкретному району к наибольшему показателю по всем районам № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Отношение показателя по конкретному району к наибольшему показателю из всех районов, di 1 2 3 4 5 6 7 8 0,12 0,06 0,68 0,57 1,00 0,56 0,72 0,72 1,00 0,48 0,24 0,15 0,18 0,11 0,08 0,08 1,00 0,43 0,17 0,24 0,46 0,20 0,13 0,18 0,77 1,00 0,02 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00 0,22 0,17 0,40 0,78 0,65 0,46 1,00 0,96 1,00 0,75 0,08 0,11 0,07 0,05 0,06 0,06 1,00 0,36 0,43 0,50 0,50 0,22 0,36 0,35 1,00 0,00 0,16 0,21 0,49 0,04 0,04 0,09 11 0,45 0,00 1,00 1,00 0,83 0,20 1,50 9 10 11 12 13 14 15 0,00 0,17 0,00 0,00 0,02 0,01 1,91 0,42 0,03 0,16 0,03 1,00 1,00 1,90 0,65 0,08 0,21 0,04 0,00 0,00 1,92 1,00 0,05 0,49 0,06 0,01 0,01 1,76 0,08 0,13 0,04 0,01 0,01 0,01 1,98 0,10 1,00 0,05 0,01 0,00 0,01 1,63 0,24 0,17 0,10 0,02 0,01 0,02 1,61 Таблица 11 – Результаты вычислений показателей степеней опасности районов 1 11,10 Показатель степени опасности района, Ко 2 3 4 5 6 7 5,35 6,74 5,47 6,73 3,91 5,19 По результатам вычислений показателей степеней районов наиболее опасными являются 1, 3 и 5. 12 8 4,60 опасности 3. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЁТЫ В связи с неравномерным распределением воды по территории страны разной численностью промышленности и и плотностью орошаемых расположения массивов большое предприятий значение имеют мероприятия с учетом и планирования использования водных ресурсов, которые составляются на основе водохозяйственного баланса для каждого экономического района или речного бассейна. Основная цель водохозяйственных балансов – оценить количество имеющихся и пригодных к использованию водных ресурсов, установить и проанализировать пригодные к использованию водные ресурсы с запросами на воду разных водопользователей. Для положительного водохозяйственного баланса необходимо, чтобы разница между приходом и расходом была больше нуля (Wприход – Wрасход ). К приходной части водохозяйственного баланса относят имеющиеся в наличии водные ресурсы как поверхностные, так и подземные. К расходной части – потребление воды различными отраслями и потребление воды на санитарные цели. Обычно водохозяйственный баланс составляют для маловодного и среднемаловодного годов с расчетными обеспеченностями соответственно 75 % или 95 %. Для расчетов рассматривают только ведущих участников водохозяйственного комплекса: 1) Определение потенциальных и располагаемых водных ресурсов. Расчет проводят по графику изменения расхода воды во времени: Wn = Q* t ( 9) Wрасп = Wn - Wпот (10) где Wрасп – располагаемые водные ресурсы; Wпот – объём воды, который идёт на потери, на испарение, фильтрацию, льдообразование и составляет 6 %, 13 когда температура положительная, и 10 %, когда температура отрицательная. Расчеты приведены в таблице 12. 2) Определение объёмов водопотребления участниками комплекса. Вода в промышленности используется в технологическом процессе и для потребностей рабочего персонала. В данном водохозяйственном комплексе промышленностью является производства синтетического моющего средства, месячный объём выпускаемой продукции 10 000 тонн. Выпускаемая продукция синтетического моющего средства, с расходом воды 43 за 1 тонну. Wпром = В * Wуд (11) где В – годовой объём выпускаемой продукции; Wуд – расход воды на единицу промышленной продукции, равный 43 м3/с. Расчеты приведены в таблице 12. 3) В сельском хозяйстве вода используется для орошения, водоснабжения и обводнения. Для определения объёма воды для орошения определяется объём водопотребления за месяц: (12) где qi – норма расхода на орошение за пять месяцев (май – 0, 3 м3/с*га; июнь – 0,5 м3/с*га; июль – 0,5 м3/с*га; август – 0,3 м3/с*га; сентябрь – 0,2 м3/с*га); F – площадь орошаемых земель, равная 2200 м2; ti – время в секундах в месяце; = КПД оросительной системы для закрытых трубопроводов, берется в пределах 0,9-0,95 (при расчете данного ВХК использовалось КПД = 0,95). Расчеты приведены в таблице 12. 4) Коммунально-бытовое хозяйство. Вода в коммунально-бытовом хозяйстве используется для удовлетворения питьевых и хозяйственных нужд населения, работу предприятий бытового обслуживания, поливки улиц, для противопожарных и др. целей. Объем водопотребления зависит от численности населения, степени благоустроенности зданий и климатических условий. Объём воды на коммунально- бытовые нужды определяется по формуле: (13) 14 где m – численность населения, равная 1 т. чел.; qн – норма водопотребления, берется в пределах 0,275-0,4 (при расчете данного ВХК qн бралось 0,4); n – число дней в месяце; Ксут - коэффициент неравномерности, берется в пределах 1,09-1,05 (при расчете данного ВХК Ксут бралось 1,09); Кч - коэффициент неравномерности, берется в пределах 1,25-1,8 (при расчете данного ВХК Кч бралось 1,8). Расчеты приведены в таблице 12. 5) Санитарные попуски. Объём водопотребления на санитарные попуски: (14) где - расход санитарных попусков, равный 10 м3/с. Расчеты приведены в таблице 12. 6) При составлении водохозяйственного баланса учитывают возвратные воды, объем которых рассчитывают по следующей формуле на каждый месяц по всем отраслям: (15) где - коэффициент возврата, для орошения принимаемый 0,1; для промышленности принимаемый 0,9; для коммунально-бытового хозяйства принимаемый 0,8. Расчеты приведены в таблице 13. 7) Объём воды для разбавления сточных вод. При расчете водохозяйственных балансов необходимо учитывать, что объем воды, выделяемый на нужды водопотребителя складывается из объемов, идущих на потребление воды и на разбавление сточных вод. Объём воды, необходимый на разбавление сточных вод определяется по формуле: (16) где - коэффициент разбавления сточных вод, зависящий от состава сточных вод и степени их очистки. Для промышленности коэфиициент разбавления принимается от 5 до 10, для орошения – 3, для коммунальнобытового хозяйства от 2 до 4 (при расчете данного ВХК равным 3). Расчеты приведены в таблице 14. 15 бралось 336908 326040 336908 326040 336908 336908 326040 336908 326040 336908 3966820 26784000 25920000 26784000 25920000 26784000 26784000 25920000 26784000 25920000 26784000 31536000 0 Wсан 304304 Wкб 24192000 16 1163712 126720 196416 327360 316800 196416 7,6 3,15 0,41 2678400 2592000 2678400 5 6 7 8 9 10 11 12 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 31536000 10,6 6,07 2592000 2592000 7,04 2678400 12,3 4,81 2592000 2678400 0,13 2678400 7,12 0,1 2419200 2678400 0,42 2678400 4 5,975 0,041 0,315 0,76 1,06 1,23 0,712 0,607 0,704 0,481 0,013 0,01 0,042 3 15788044 8 1098144 8164800 20355840 27475200 32944320 19070208 15733440 18855936 12467520 348192 241920 1124928 2 157880442 1098143,959 8164799,685 20355839,24 27475198,94 32944318,77 19070207,29 15733439,39 18855935,3 12467519,52 348191,987 241919,99 1124927,958 Q 1 5160000 430000 430000 430000 430000 430000 430000 430000 430000 430000 430000 430000 430000 Wп 0 0 0 0 Wрасп 336908 t Месяц ы Дней в месяц е 26784000 Wпот Таблица 12 – Расчет расходной части водохозяйственного баланса сумм а Wпром Wор 1010724 978120 1010724 978120 1010724 1010724 978120 1010724 978120 1010724 11900460 3988120 4609972 4938520 5002804 4609972 4368280 4020724 3988120 4020724 51511596 всего 4020724 Wкб 912912 17 Wпром 36120000 7933827,2 Таблица 14 – Расчет объёма воды для разбавления сточных вод 656526,4 3173456 269526,4 116371,2 0 0 0 4644000 387000 387000 387000 12 3491136 3010000 260832 269526,4 387000 11 0 всего 647832 10 3010000 656526,4 12672 387000 10 0 9 3010000 260832 660504 19641,6 387000 9 0 8 3010000 269526,4 676168 32736 387000 8 380160 7 3010000 269526,4 689262,4 31680 387000 7 589248 6 3010000 260832 679512 19641,6 387000 6 982080 5 3010000 269526,4 676168 0 387000 5 950400 4 3010000 260832 647832 0 387000 4 589248 3 3010000 269526,4 656526,4 0 387000 3 0 2 3010000 243443,2 630443,2 0 2 0 1 3010000 269526,4 656526,4 1 0 3010000 Месяц ы 3922912 0 Wкб 1010724 Wпром Месяц ы 4020724 Wор Таблица 13 – Расчет объема возвратных вод год 11 12 год Wор 8) Составление водохозяйственного баланса. Результаты определения приходной и расходной частей водохозяйственного баланса сводят в таблицу (таб.15). Таблица 15 – Составление водохозяйственного баланса 676168 660504 656526,4 647832 656526,4 7933827,2 23767422,94 16991641,64 4824511,685 -2266053,641 114302673,2 51511596 157880442 год 29010514,77 4020724 1098143,959 12 689262,4 3988120 8164799,685 11 14756665,69 4020724 20355839,24 10 679512 4368280 27475198,94 9 11474431,39 4609972 32944318,77 8 676168 5002804 19070207,29 7 14922131,3 4938520 15733439,39 6 647832 4609972 18855935,3 5 9127231,519 3988120 12467519,52 4 656526,4 4020724 348191,987 3 -3016005,613 241919,99 630443,2 3922912 1124927,958 4020724 -3050548,81 Баланс 2 656526,4 Возвратн ые воды 1 -2239269,642 Расходн ая часть Приходная часть Месяцы Вывод: По результатам расчетов водохозяйственный баланс отрицательный с декабря по март. Следовательно, создание водохозяйственного комплекса не возможно, так как р. Она– ст. Онинская не сможет обеспечивать водой планирумый ВХК в маловодный и среднемаловодный годы с расчетными обеспеченностями соответственно 75 % и 95 %. 18 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате расчетов в данном курсовом проекте было выполнено: 1) оценка аэротехнического загрязнения территорий промышленного района; 2) прогноз оценки природных опасностей территории; 3) водохозяйственный расчеты. Решены задачи определения массу загрязняющих веществ, пылевую нагрузку снежного покрова, показатель пылевыделения, модуль техногенной нагрузки, суммарный показатель загрязнения, на основании которого можно дать информацию об опасности для здоровья населения. Была произведена оценка природной опасности территории на основе мониторинговых данных и выявлены районы с наиболее опасным состоянием. Также был произведён расчет водохозяйственного баланс для р.Она – ст. Онинская. 19
