МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ШАКАРИМА ГОРОДА СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03-2014
УМКД
Рабочая учебная программа дисциплины «Экология и устойчивое развитие»
Учебно-методические материалы
Редакция №1
от 11. 09.2014 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ»
ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ:
5В050800 «УЧЕТ И АУДИТ»
5В050600 «ЭКОНОМИСТЫ»
5В050900 «ФИНАНСЫ»
5В050700 «МЕНЕДЖМЕНТ»
5В051000 «ГОСУДАРСТВЕННОЕ И МЕСТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Семей
2014
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 2 из 44
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель _________01.09.2014 года И.Я. Григорьева, канд. техн. наук, доцент,
и.о. профессора кафедры «Экология и защита окружающей среды»
2 ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры «Экология и защита окружающей среды»
Протокол от 02.09.2014 года, № 1
Заведующий кафедрой, доцент
Е.Н. Артамонова
2.2 На заседании учебно-методического бюро Аграрного факультета
Протокол от 09.09.2014 года, № 1
Председатель УМБ АФ, доцент
Г.И. Джаманова
3 УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-Методического
Совета университета
Протокол от 11.09.2014 года, № 1
Председатель УМС,
проректор по УМР, профессор
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
Г.К. Искакова
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 3 из 44
СОДЕРЖАНИЕ
Глоссарий
Лабораторная работа 1
Определение устойчивости растений к высоким температурам
Лабораторная работа 2
Определение устойчивости побегов древесных растений к низким температурам
Лабораторная работа 3,4
Определение устойчивости растений к засолению почвы и воздуха
Лабораторная работа 5
Определение устойчивости растений к сернистому газу, хлору и аммиаку
Лабораторная работа 6
Определение кислотности и токсичности осадков,
выпадающих в зонах загрязнения
Лабораторная работа 7
Первая аттестационная работа - компьютерное тестирование
Лабораторная работа 8
Оценка суммарных воздействий на окружающую среду
Лабораторная работа 9
Определение массы выбросов загрязняющих веществ
автотранспортными средствами
Лабораторная работа10
Определение количества выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива
Лабораторная работа 11,12
Определение нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ)
промышленных источников
Лабораторная работа 13
Определение запылённости воздуха и максимального значения приземной
концентрации вредных веществ
Лабораторная работа 14
4
6
8
11
13
15
16
17
23
30
33
39
Определение эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде
загрязнением атмосферы
42
Лабораторная работа 15
Вторая аттестационная работа – компьютерное тестирование
44
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 4 из 44
1 Глоссарий
Абиотические факторы — факторы неживой природы (космические, геофизические, климатические, пространственные, временные и т.п.), оказывающие прямое или косвенное влияние на живые организмы.
Автотрофы — организмы, способные синтезировать органическое вещество из
диоксида углерода, воды и минеральных солей. Источниками энергии для биосинтеза
служат свет (у фотоавтотрофов) или окисление ряда неорганических веществ (у хемоавтотрофов).
Агроценоз — сообщество организмов, культивируемых и сопутствующих им в
сельском хозяйстве.
Аменсализм — тип межвидовых отношений, при котором в совместной среде
один вид организмов подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия.
Анабиоз – временная полная приостановка жизнедеятельности организма, связанная с наступлением неблагоприятных условий или с особой фазой индивидуального развития.
Антропогенные факторы — факторы, возникшие в результате человеческой деятельности.
Аутоэкология — экология отдельных особей данного вида; экология вида.
Безопасность экологическая — степень защищенности территориального комплекса, экосистемы, человека от возможного экологического поражения, определяемая
величиной экологического риска.
Биоаккумуляция — накопление веществ (техногенных загрязнителей) в организмах возрастающих трофических уровней.
Биоген — питательное вещество; биогены, биогенные элементы незаменимые химические элементы, из которых состоит вещество живых организмов, углерод, водород,
кислород, азот, сера, фосфор.
Валентность экологическая — (пределы толерантности) характеристика способности
вида,
популяции
существовать
в
различных
условиях сред.
Гетеротрофы — организмы, питающиеся готовыми органическими веществами.
Гипобиоз — значительное снижение уровня жизнедеятельности при наступлении
неблагоприятных внешних условий (например, при зимней спячке животных).
Гомеостаз — способность организма или системы организмов поддерживать динамически устойчивое равновесие в изменяющихся условиях среды.
Дезадаптация — нарушения жизнедеятельности организма, вызванные неполнотой акклимации, невозможностью полностью приспособиться к изменившимся условиям
среды.
Депопуляция — уменьшение численности популяции, населения.
Детрит — мертвое органическое вещество, продукты выделения и распада организмов.
Детритофаги — организмы, питающиеся детритом (сапрофаги).
Диссимиляция — распад сложных органических веществ в организме, сопровождающийся освобождением энергии, которая используется в процессах жизнедеятельности.
Дрейф генов — процесс случайного ненаправленного изменения частоты генов в
популяции.
Емкость экосистемы — максимальный размер популяции одного вида, который
данная экосистема способна поддерживать в определенных экологических условиях на
протяжении длительного времени.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 5 из 44
Закон константности количества живого вещества биосферы (В.И. Вернадский): количество живого вещества (биомассы всех организмов) биосферы для данной
геологической эпох.
Закон минимума (Ю. Либих): биотический потенциал (жизнеспособность, продуктивность организма, популяции, вида) лимитируется тем из факторов среды, который
находится в минимуме, хотя все остальные условия благоприятны
Закон необратимости эволюции (Л. Долло): эволюция необратима; организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду
его предков.
Закон оптимальности: любая система с наибольшей эффективностью функционирует в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.
Закон толерантности (В.Шелфорд): факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное (неблагоприятное как минимальное, так и избыточное) значение, ограничивают возможность существования вида в данных условиях, вопреки и, несмотря на
оптимальное сочетание других отдельных условий.
Зона аридная — территория или природно-климатическая зона с малым естественным увлажнением засушливая (полупустыни и пустыни).
Зона бореальная — зона лесов умеренного пояса.
Зона гумидная — территория или природно-климатическая зона с высоким
естественным увлажнением (например, дождевые тропические леса).
Зона экологического бедствия территория, где в результате техногенной или природной катастрофы возникла угроза экологического поражения людей из-за деградации
естественной среды обитания.
Зоофаги — плотоядные организмы, питающиеся животными других или своих видов (каннибализм).
Консументы — гетеротрофные организмы (в основном животные), потребляющие
органическое вещество других организмов растений (растительноядные — фитофаги) и
животных (плотоядные — зоофаги).
Коэволюция — параллельная, совместная, сопряженная эволюция человечества и
природы.
Ноогенез (ноосферогенез) — процесс формирования ноосферы.
Ноосфера — букв, «мыслящая оболочка», сфера разума; согласно
В.И.Вернадскому — качественно новая, высшая стадия развития биосферы под контролем
разумной деятельности человека.
Онтогенез — индивидуальное развитие организма; для многоклеточных от оплодотворения яйцеклетки до старения и смерти.
Опустынивание (аридизация) — процесс обеднения растительного покрова, связанный со стойким уменьшением увлажнения территории, превращением ее в аридную
зону, при поедании последующим членом цепи предыдущего.
Правило Д.Аллена: увеличение выступающих частей тела одного вида или близких видов теплокровных животных (конечностей, хвоста, ушей) при продвижении с севера на юг.
Правило К.Бергмана: у теплокровных животных, подверженных географической
изменчивости, размеры тела особей статистически (в среднем) больше у популяций, обитающих в более холодных частях ареала.
«Правило 10%» (правило пирамиды энергий Р. Линдемана): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по
«лестнице» продуцент — консументы), в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии. Техносфера — «техническая оболочка» — искусственно преобразованное пространство планеты, находящееся под воздействием продуктов производственной деятельности человека.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 6 из 44
Фенотип — совокупность генетически определяемых признаков и свойств организма.
Фитопланктон — совокупность микроводорослей, мелких растительных организмов, обитающих в толще вод
Фитофаги — растительноядные животные.
Фитоценоз — многовидовое растительное сообщество.
Фотопериодизм — изменения состояния биологических систем, обусловленные
естественным ритмом освещенности, сменой дня и ночи, сезонными изменениями длительности светового дня.
Хемосинтез — синтез органических веществ у хемоавтотрофных бактерий, использующих в качестве источников энергии окисление некоторых неорганических веществ.
Эврибионты (эвриэки) — организмы, существующие в широких пределах изменений экологических условий: температуры (эвритермы), влажности (эвригидридные организмы), выбора пищи (эврифаги) и т.п.
Эвтрофикация водоемов — чрезмерное обогащение водной среды питательными
веществами.
Экоразвитие — экологически ориентированное социально-экономическое развитие, при котором рост благосостояния людей не сопровождается ухудшением состояния
среды обитания и деградацией природных систем (М. Стронг, 1972).
Эктотермы — организмы, температура тела которых мало отличаются от температуры среды обитания и следуют за ее изменениями: низшие организмы, растения, холоднокровные животные.
Эмерджентность — возникновение совершенно новых свойств при взаимодействии двух или нескольких объектов или явлений, свойств, не являющихся простой суммой исходных.
Эндотермы — теплокровные животные птицы и млекопитающие, способные с помощью внутренних механизмов терморегуляции поддерживать относительно постоянную
температуру тела, в определенных пределах не зависящую от температуры среды'.
Эдафон — совокупность животного населения почвы воздухом теплового излучения Земли.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
Практические и лабораторные занятия – одна из форм учебного занятия, направленная на развитие самостоятельности студентов и приобретение умений и навыков.
Практические и лабораторные занятия должны способствовать углубленному изучению наиболее сложных вопросов дисциплины и служат основной формой подведения
итогов самостоятельной работы студентов. Именно на этих занятиях студенты учатся
грамотно излагать проблемы и свободно высказывать свои мысли и суждения, рассматривают ситуации, способствующие развитию профессиональной компетентности. Всё это
помогает приобрести навыки и умения, необходимые современному специалисту.
Лабораторная работа 1
Тема: Определение устойчивости растений к высоким температурам
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия .Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия 10 мин.
2 Проведение эксперимента 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 7 из 44
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель занятия: выяснить сравнительную устойчивость древесных пород, комнатных растений к действию высоких температур.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Экологический фактор – это ……….
2 Абиатический фактор – это ………
3 Что относится к абиатическим факторам?
Методические рекомендации:
1 Принести по 5-6 свежих листьев от различных древесных пород, обернув концы
черешков в мокрую вату, фольгу, а все листья, поместив в целлофан. Можно использовать
комнатные растения.
2 Самостоятельно изучить методические указания по выполнению лабораторной
работы и провести исследование.
3 Результаты занеси в таблицу, построить график влияния температуры на устойчивость растений к действию высоких температур.
4 Построить ряд древесных видов по степени устойчивости к высоким температурам, выявить наиболее устойчивые из них. Написать обоснованные выводы.
5 Письменно ответить на вопросы самопроверки.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2001
2 Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности.- М.: 1998.
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов, - ЮНИТИДана,2000.
Оборудование, реактивы, материалы: водяная баня; термометр; пинцет; чашки Петри (5 шт.); стакан с водой; тонкая проволока; карандаш по стеклу; 0,2 н раствор
соляной кислоты; свежие листья древесных растений.
Температура - один из основных экологических факторов на Земле. Она меняется в
широком диапазоне в зависимости от природных зон и конкретных условий (вулканическая деятельность, горячие источники, выброс тепла энергетическими установками и др.).
Разные типы растений по-разному относятся к этому фактору.
Работа проводится с группой древесных растений различных видов, встречающихся в озеленительных посадках данной местности. Это дает возможность построить ряд
древесных видов по степени устойчивости к высоким температурам, выявить наиболее
устойчивые из них, что очень важно для создания озеленительных зон предприятий,
уличных посадок в районах с жарким летом.
Принцип метода предложен Ф.Ф. Мацковым и основан на установлении порога повреждения живых клеток от экстремальных температур. Если подвергнуть листья действию высокой температуры, а затем погрузить в слабый раствор соляной кислоты, то поврежденные и мертвые клетки побуреют вследствие свободного проникновения в них
кислоты, которая вызовет превращение хлорофилла в феофитин (бурого цвета), тогда как
неповрежденные клетки останутся зелеными. У растений, имеющих кислый клеточный
сок, феофитинизация может произойти и без обработки соляной кислотой, т.к. при нарушении полупроницаемости тонопласта органические кислоты проникают из клеточного
сока в цитоплазму и вытесняют магний из молекулы хлорофилла.
Данную работу лучше проводить в первую половину вегетации, когда не наблюдается естественного разрушения хлорофилла у древесных пород.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 8 из 44
Ход работы:
Перед занятием нагреть водяную баню до 40°С, в самом начале занятия погрузить в
нее пучок из 5 одинаковых листьев исследуемых растений, скрепив черешки проволочкой.
Выдержать листья в воде в течение 30 мин, поддерживая температуру на уровне 40°С. Затем взять первую пробу: оторвать по одному листу каждого вида растений и поместить в
чашку Петри с холодной водой. После охлаждения взять лист пинцетом и перенести в
чашку с соляной кислотой.
Поднять температуру в водяной бане до 50°С и через 10 мин после этого извлечь из
нее еще по одному листу, повторив операцию и перенеся охлажденный в воде лист в новую чашку Петри с HCI. Так постепенно довести температуру до 80°С, беря пробы через
каждые 10 мин при повышении температуры на 10°С.
Через 20 мин после погружения листа в HCI учесть степень повреждения по количеству бурых пятен. Результаты записать в таблицу, обозначив отсутствие побурения знаком «-», слабое побурение «+», побурение более 50% площади листа «++» и сплошное побурение «+++». Записать результаты по разным древесным растениям в общую таблицу на
доске.
Таблица 1 Степень повреждения листьев от действия высоких температур
Объект исследоСтепень повреждения листьев
вания
40 °С
50 °С
60 °С
70 °С
80 °С
Задание 1. Построить ряд термостойкости древесных пород или комнатных растений по степени убывания. Сделать соответствующие выводы.
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1 Какова практическая роль данной работы?
2 Кто разработал методику, которой Вы пользовались в данной работе?
3, Почему буреют листочки при опускании их в слабый раствор соляной кислоты?
4 Почему у растений, имеющих кислый клеточный сок, феофитинизация может
произойти и без обработки соляной кислотой?
Лабораторная работа 2
Тема: Определение устойчивости побегов древесных растений к низким
температурам
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия. Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия 10 мин.
2 Проведение эксперимента 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель занятия: выяснить сравнительную устойчивость древесных пород, комнатных растений к действию низких температур.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 При подготовке к зимнему покою, какие изменения происходят в побегах
растений?
2 Дайте определение понятию: лигнификация клеточных оболочек древесины.
3 По каким признакам в природе судят о подготовке древесных побегов к зимним
условиям?
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 9 из 44
Методические рекомендации:
1 Принести по 5-6 свежих побегов последнего года морозостойких (тополь, липа,
клен) и неморозостойких (катальпа, акация белая и др.) видов.
2 Самостоятельно изучить методические указания по выполнению лабораторной
работы и провести исследование.
3 Сделать описание побегов и провести исследования. Результаты занеси в таблицу,
построить график влияния температуры на устойчивость растений к действию низких температур.
4 Выявить и описать разницу у морозостойких и неморозостойких видов по комплексу реакций. Написать обоснованные выводы.
5 Письменно ответить на вопросы самопроверки.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2008
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов, - ЮНИТИДана,2000.
При подготовке к зимнему покою в побегах растений происходит целый ряд изменений, которые способствуют выработке определенных качеств устойчивости к низким
температурам. Это снижение содержания свободной воды и повышение прочно связанной, увеличение количества жиров и углеводов, а также лигнификация клеточных оболочек древесины. В природе о подготовке к зимним условиям судят по гибкости или ломкости побегов, соответствующей окраске коры, хорошо сформировавшимся почкам.
Все вышеуказанное включается в понятие «вызревание побегов», под чем подразумевается не только лигнификация, но и опробковение покровов побега, заложение верхушечной почки, физиолого-биохимические и структурные изменения биоколлоидов протоплазмы, и накопление в клетках запасных веществ.
У морозостойких видов на срезах побегов хорошо видна резкая граница между
камбием и древесиной, у неморозостойких эта граница плохо просматривается, т.е. они
вступают в зиму с незаконченной дифференцировкой древесины. Замечено также, что чем
раньше заканчивается рост побегов в длину, тем полнее в них завершаются процессы
дифференциации древесины и вызревания.
В предлагаемой работе студенты знакомятся с приготовлением срезов древесины и
рядом гистохимических реакций, предложенных в работах У. Дженсена (1965) и Е. И.
Барской (1967).
Оборудование, реактивы, материалы:
Микроскоп; предметные и покровные стекла; чашки Петри; кисточка; флороглюцин (5%-ный спиртовый раствор); 25%-ная серная кислота; 1%-ный перманганат калия
(КМпО4); 8) 15%-ная соляная кислота; концентрированный аммиак; дистиллированная
вода; гипохлорит кальция (насыщенный и слегка подкисленный раствор); 1%-ный сульфит натрия; раствор Люголя (в 100 мл воды растворяют KJ, после чего добавляют 0,2 г
кристаллического йода); побеги последнего года морозостойких (тополь, липа, клен) и
неморозостойких (катальпа, акация белая и др.) видов.
Ход работы
Описание веток. Ветки морозоустойчивых и неморозостойких видов осматривают
и пробуют на сгибание и ломкость. Вызревший побег обычно соломенно-коричневого
цвета, хорошо ломается, почки хорошо выражены с коричневыми кроющими чешуями.
Невызревший побег зеленый, гнется, а не ломается, почки мелкие.
Реакция на лигнин:
Лигнификация клеточных оболочек древесины свидетельствует о прошедшем этапе вызревания побега и его подготовке к зиме. Существует две большие группы лигнина:
компонент «Ф» - флороглюциновая реакция, компонент «М» - реакция Меуле с перманганатом. При одревеснении побегов и подготовке их к зиме появляется сначала лигнин «М»,
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 10 из 44
а потом лигнин «Ф». Таким образом, положительная реакция только с перманганатом
свидетельствует о неполном одревеснении побега.
Флороглюциновая реакция (на лигнин «Ф»)
Делают срезы побегов острой бритвой и помещают в воду в чашки Петри. Далее
используются два метода анализа срезов.
а) Срезы вынимают кисточкой из воды, помещают на предметное стекло и добавляют 2-3 капли 5%-ного спиртового раствора флороглюцина. Через 1-2 мин добавляют 1-2
капли 25%-ной серной кислоты и закрывают покровным стеклом. Через 5-7 мин (но не
позже, чем через 12-15 мин, во избежание изменения интенсивности окраски) срезы рассматривают под микроскопом. Флороглюцин окрашивает компоненты лигнина «Ф» в малиновые тона различной интенсивности.
б) Нанести на препарат среза крупную каплю насыщенного раствора флороглюцина в 20%-ной соляной кислоте. Закрыть препарат покровным стеклом. Окраска лигнина
колеблется от темно-красной до светло-пурпурной.
Срезы на 5 мин помещают в насыщенный подкисленный раствор гипохлорита
кальция и затем переносят в 1%-ный раствор сульфита натрия. Лигнин через несколько
минут приобретает ярко-вишнево-красную окраску, которая в течение часа меняется на
коричнево-бурую.
Перманганатная реакция (на лигнин «М»)
Срезы из воды помещают на предметное стекло и заливают 2-3 каплями 1%-ного
водного раствора КМпО4 на 5 мин, после чего раствор удаляют фильтровальной бумагой
и срезы заливают слабой соляной кислотой (примерно 15%-ной) до их обесцвечивания.
Кислоту удаляют фильтровальной бумагой, здесь же на стекле срезы два-три раза промывают дистиллированной водой и после ее удаления наносят 2-3 капли крепкого аммиака,
покрывают покровным стеклом и сразу же рассматривают в микроскоп. Оболочки, содержащие лигнин «М», окрашиваются в томатно-красные тона.
Морозоустойчивость побегов определяется не только состоянием клеточных оболочек, но также, их содержимым, т.е. запасными веществами (накоплением в клетках
крахмала, сахара, жиров). В связи с этим приводится простая проба на крахмал.
Реакция на крахмал
Срезы помещают в раствор Люголя (йод в йодистом калии) на 5-10 мин. Через несколько минут крахмал окрасится в цвета от синего до черного.
Следует при этом учитывать, что молодые, только образовавшиеся крахмальные
зерна (или крахмал, который у растения частично гидролизован) могут приобрести красную или пурпурную окраску.
В других вариантах срезы после окрашивания промывают в дистиллированной воде и рассматривают в микроскоп в капле воды или лучше - глицерина. Запись результатов
опытов заносится в таблицу.
Таблица 2 Степень повреждения листьев от действия низких температур
Вариант
Реакции
на лигнин с флороглюцином на лигнин с перманганатом
на крахмал
Задание 1 Выявляют и описывают разницу у морозостойких и неморозостойких
видов по комплексу реакций. Сделать соответствующие выводы
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1 Что включается в понятие «вызревание побегов»?
2 Чем отличаются срезы морозостойких побегов от не морозостойких?
3 Назовите две большие группы лигнина, которые образуются при одревеснении
побегов и подготовке их к зиме. Какой в древесных побегах из лигнинов появляется первым?
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 11 из 44
4 О чём свидетельствует положительная реакция только с перманганатом?
Лабораторная работа 3,4
Определение устойчивости растений к засолению почвы и воздуха
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия. Постановка цели и объяснение методики проведения занятия -10-10мин.
2 Проведение эксперимента – 50 -50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме -20-20 мин.
5 Защита выполненной работы -30 мин.
6 Подведение итогов работы- 5-5 мин.
Цель занятия: выяснить сравнительную устойчивость древесных пород, комнатных растений к действию на них ветровых отложений солей.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Какими в основном солями происходит засоление почв и как они влияют на растения?
2 На поверхности суши степных и полупустынных экосистем может отлагаться
легкорастворимых солей т/ год………..?
3 По каким признакам в природе судят о подготовке древесных побегов к зимним
условиям?
Методические рекомендации:
1 Принести веточки разных растений с 3-4 одинаковыми небольшими листьями
(березы, тополя, яблони и др.).
2 Самостоятельно изучить методические указания по выполнению лабораторной
работы и провести исследование.
3 Определить степень и характер повреждения листьев разными солями.
4 Сравнить степень поглощения воды ветками разных растений при опудривании
различными солями.
5 Провести сравнительную оценку солеустойчивости разных растений к разным
видам солей. Написать обоснованные выводы.
5 Письменно ответить на вопросы самопроверки.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2008
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов, - ЮНИТИДана,2000.
На территории Казахстана и сопредельных государств встречаются засоленные
почвы, которые особенно характерны для засушливых районов. Наиболее широко распространены засоленные почвы на юге Западной Сибири, Среднем и Нижнем Поволжье, на
юге Украины, Северо-Восточном Предкавказье, Среднеазиатских государствах. Это почвы, содержащие в своем профиле легкорастворимые соли в токсичных количествах. Влияние таких солей на растения - мощный экологический фактор, сдерживающий их нормальный рост. В основном засоление почвы в той или иной степени вызывается следующими солями: NaCI, Na2SO4, Na2CO3, MgCI2, MgSO4.
В районах широкого распространения соленых озер и солончаков (озерные системы Аральского региона Туркмении, озера Тувы, Хакасии) большую роль в переносе солей
играют ветровые процессы. При переносе солей ветром на поверхности суши может отла-
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 12 из 44
гаться (по подсчетам Ф. Кларка) от 2 до 20 т легкорастворимых солей на 1 км2. Для степных экосистем и полупустынь Закавказья приводится цифра 47 т на км2 в год (Ковда,
1973). Эти соли попадают на растения и воздействуют на них в виде солевой пыли, в виде
растворов (с утренней росой), переносятся на огромные расстояния и выпадают в виде солевых осадков. Из почвенных растворов засоленных почв растения с трудом извлекают
минеральные вещества и воду для своей жизнедеятельности. Соли также применяются
(преимущественно NaCI) на улицах городов для борьбы с гололедом, их растворы проникают в почву и наносят большой вред растениям.
Оборудование, реактивы, материалы:
Большие пробирки или цилиндры на 100 мл; штативы к пробиркам; мерные пробирки или цилиндры; электронные весы ВЛЭ-510; разновесы; острая бритва; соли NaCI,
Na2CO3; вода; веточки разных растений с 3-4 одинаковыми небольшими листьями (березы, тополя, яблони и др.).
Опыт 1. Влияние опудривания растений солями на их устойчивость
Опыт иллюстрирует влияние на растения ветровых отложений солей.
Ход работы:
Ветки разных древесных растений взвешивают и уравнивают (путем подрезания)
до одинаковой массы, выдерживают в воде 15 мин до их насыщения влагой, вынимают,
обсушивают фильтровальной бумагой, обрабатывают смачивателем (1-2%-ный раствор
зеленого мыла или ОП-7, ОП-10). Роль смачивателя в естественной обстановке выполняют растворы некоторых солей, образующих гель, гуминовые и фульвокислоты, содержащиеся в эоловых переносах, а главное - выделения самих растений.
После этого срез ветки быстро обновляют бритвой и ставят в сосуд (большую пробирку или цилиндр) со строго дозированным количеством водопроводной отстоянной воды. Отверстие сосуда плотно закрывают листочком станиоля, пробирки надписывают.
Соли (NaCI, Na2CO3) растирают в ступке до мелкодисперсного состояния. Кусочки
ваты рыхло накручивают на палочку, затягивают ниткой и используют как кисточку, которой опудривают равномерно листья, черешки, кору подопытных растений солями. Контролем служат растения без опудривания.
Ветки выставляют на рассеянный свет на 1-2 недели, избегая сильного их нагревания. Затем учитывают такие признаки, как потеря тургора, появление инфильтрационных
просвечивающих пятен, появление некрозов (отмершей ткани), подсыхание краев листа,
их скручивание и др. Одновременно измеряют поглощение воды из пробирок (цилиндров), используя мерную пробирку. В результате решаются следующие задачи.
1 Определяется степень и характер повреждения листьев разными солями, при
этом измеряется глазомерно (в процентах от всей площади листьев) площадь, занятая
некрозами.
2 Сравнивается степень поглощения воды ветками разных растений при опудривании различными солями.
3 Проводится сравнительная оценка солеустойчивости разных растений к разным
видам солей.
Опыт 2. Опыт имитирует влияние солевых осадков на лист (или выпавшей
росы на солевой покров листа), т.е. действие на лист раствора солей.
Ход работы:
Ветки разных видов древесных растений с одинаковым числом листьев выравнивают путем взвешивания, как в предыдущем опыте, выдерживаются путем полного погружения в 5%-ных растворах солей (NaCI, Na2CO3) в течение 15, 30, 45 минут.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 13 из 44
Контрольные ветви выдерживают в воде. Для опыта требуется не менее четырех
веток каждого вида. После этого срезы быстро обновляют бритвой и ветви ставят в воду
(одинаковое количество во всех опытах и контрольных вариантах). Испарение воды из
пробирок предотвращают изолированием фольгой. Через 1-2 недели производится оценка
состояния растений и измерение поглощенной воды по схеме, предложенной в предыдущем опыте. Делаются соответствующие выводы.
Опыт 3. Опыт имитирует состояние растений и поглощение ими растворов из
засоленных почв, которое вызвано близко лежащими к поверхности засоленными
грунтовыми водами.
Данные о содержании солей в грунтовых водах разных географических зон взяты
из работы В.А. Ковды (1973). Так, для степи максимальная минерализация 50-100 г/л (510%), для лесостепи - 10-100 г/л (1-10%).
Ход работы:
Приготавливают серию растворов разных солей (NaCI, Na2CO3): 1,3,5,7,10,20%.
Наливают равное количество этих растворов в большие пробирки. Контролем служит вода. Ветви растений взвешивают и уравнивают путем подрезания так же, как и в предыдущих опытах. Сосуды изолируют от испарения воды фольгой. Условия опыта и снятие результатов аналогичны опытам 1 и 2.
Таблица 3 Схема записи результатов
Растение
Состав соли
% соли в растворе
% от контроля (100%)
1 3
5 7 10 20
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1. Какая соль наиболее сильно влияет на поглощение растворов?
2. Какие растения поглощают растворы сильнее?
3. Какие растения имеют наименьшие повреждения от поглощения солевых растворов?
Лабораторное занятие 5
Тема: Определение устойчивости растений к сернистому газу, хлору и
аммиаку
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия .Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия 10 мин.
2 Проведение эксперимента 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
ных
Цель работы: выяснить сравнительную устойчивость древесных пород, комнатрастений к сернистому газу, хлору и аммиаку и установить более чувствительные
биоиндикаторы.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Назовите источники выброса сернистого газа, хлора и аммиака в атмосферу.
2 Укажите концентрацию сернистого газа при которой древесные растения уже
повреждаются.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 14 из 44
Методические рекомендации:
1 Принести листья древесных или комнатных растений с черешками.
2 Самостоятельно изучить методические указания по выполнению лабораторной
работы и провести исследование.
3 Установить сравнительную устойчивость разных растений к сернистому газу,
хлору и аммиаку. Написать обоснованные выводы.
4 Письменно ответить на вопросы самопроверки.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2008
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов, - ЮНИТИДана, 2000.
Оборудование, реактивы, материалы:
колбы конические на 750 мл (камеры); плотные пробки к ним; пластилин; небольшие одинаковые тигли; длинные пробирки, достигающие дна колбы, или стеклянные
трубки, у которых изолировано калькой одно отверстие; мерные пробирки; длинные пинцеты; реактивы: Na2SO3, H2SO4 (конц.); листья древесных или комнатных растений с черешками.
Ход работы:
Сернистый газ - самый распространённый загрязнитель воздуха. Он выделяется
всеми энергетическими установками, химическими производствами. Воздействие его на
растения приводит к резкому снижению фотосинтеза, повреждению листового аппарата,
что выражается в появлении хлорозов, некрозов, резком падении роста. В литературе есть
указания, что сернистый газ повреждает древесные растения уже в концентрации 0,05
мг/м3 (Николаевский 1988). Для получения сернистого газа используют сульфит (Na2SO3)
и серная кислота (Н2SO4). Реакция идёт по следующему уравнению:
Na2SO3 + Н2SO4 = SO2 + Na2SO4 + H2O
А. Определение устойчивости к сернистому газу
В длинные пробирки насыпают равное количество сульфита. На пробирку надевают колбу донышком вверх так, чтобы пробирка касалась дна. Затем колбу переворачивают и пробирку вынимают. На дне колбы остается небольшая горка сульфита. Рядом с
сульфитом на дно осторожно устанавливают длинным пинцетом тигелек с серной кислотой.
Берут пучок листьев (5-7 г) определенной древесной породы, черешки обвязывают
ниткой, опускают в колбу таким образом, чтобы листья висели, не соприкасаясь с реактивами. Колбу закрывают пробкой так, чтобы нитка оказалась между пробкой и горлышком
колбы. Пробка должна быть изолирована пластилином. Затем резким движением колбы
опрокидывают тигелек с серной кислотой на сульфит, отмечая время начала химической
реакции. Производят постоянные наблюдения за изменениями листьев растений. Через
определенный срок (2-3 часа) растения вынимают и описывают все повреждения (хлорозы, некрозы, изменения растений после помещения их в воду). Устанавливают сравнительную устойчивость растений к сернистому газу.
Б. Определение устойчивости к хлору
Хлор выделяется рядом промышленных предприятий по производству моющих
средств. В лабораторном опыте в качестве источника хлора используем соляную кислоту.
Реакция идее по следующим уравнениям:
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 15 из 44
1 2KMnO4 + 16 HCI = 5CI2 + 2KCI + 2MnCI2 + 8H2O; или
2 KCIO3 + 6 HCI = 3CI2 + KCI2 + 3H2O;
Оборудование, закладка опыта, его проведение, снятие результатов аналогичны
предыдущему, лишь используются другие реактивы: КМпО4 или КСlO3.
В. Определение устойчивости к аммиаку
Комочек (0,7 см3) гигроскопической ваты увлажняют 5%-ным аммиаком, опускают
длинным пинцетом на дно конической колбы-камеры. Пучок листьев подготавливают и
помещают в колбу методом, указанным в предыдущих опытах с газом. Колбу закрывают
пробкой и герметично заделывают пластилином. Снятие результатов производится путем
постоянного наблюдения, а также после выемки растений через 2-3 часа в чашку Петри и
описания всех повреждений. Устанавливают сравнительную устойчивость разных древесных пород к аммиаку.
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1 Написать уравнения соответствующих химических реакций.
2 Указать источники поступления в окружающую среду данных экотоксикантов.
Лабораторная работа 6
Тема: Определение кислотности и токсичности осадков, выпадающих в зонах
загрязнения
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия .Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия 10 мин.
2 Проведение эксперимента 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель работы: определить кислотность атмосферных осадков в различных районах
г. Семей и оценить их токсичность по степени прорастания семян.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Расскажите методику подготовки пробы к анализу.
2 Расскажите методику определения кислотности пробы.
3 Расскажите методику определения токсичности подготовленной пробы.
Методические рекомендации:
1 Собрать осадки в различных местах города.
2 Самостоятельно изучить методические указания по выполнению лабораторной
работы и провести исследования.
3 Провести сравнительный анализ полученных данных. Написать обоснованные вы
воды.
4 Письменно ответить на вопросы самопроверки.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2008
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов, - ЮНИТИ Дана, 2000.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 16 из 44
Оборудование, реактивы, материалы:
Флюорат -02-3М; рН – метр; водяная баня; сушильный шкаф СЛОН; термостат
электрический суховоздушный-ТС-1/80 СПУ; осадкомер или сосуды для сбора и хранения
воды; выпарные чашки; водяная баня; чашки Петри; фильтровальная бумага; пинцет; индикаторная бумага; различные мелкие семена.
Ход работы:
Осадки собирают осадкомером. Их можно также собрать во время дождя в различных местах в широкие сосуды, например, кристаллизаторы. Можно использовать свежевыпавший снег. 600 мл осадков (в 3-кратной повторности) упаривают в выпарных чашках на водяной бане, постоянно подливая новые порции жидкости. После выпаривания
дождевой влаги в чашку добавляют по каплям дистиллированную воду и тщательно растирают осадок стеклянной палочкой, сливая все в пробирку. Новые капли воды (3 раза)
очищают чашку полностью. Объем жидкости в пробирке должен составлять 6 мл (концентрация увеличивается в 100 раз).
А. Определение рН осадков
Для этого используют 1 мл жидкости из пробирки. рН определяют опусканием индикаторной бумажки в жидкость и сравнением изменившегося цвета со шкалой на коробочке индикаторной бумаги. Применяется следующая градация осадков, рН: сильнокислые (3-4), кислые (4-5), слабокислые (5-6), нейтральные (6-7), слабощелочные (7-8), сильнощелочные (9-10).
Б. Определение токсичности осадков
Сконцентрированная жидкость (около 5 мл) осадков используется для определения
их токсичности. Чашки Петри стерилизуют (можно в сушильном шкафу при температуре
150-200°С), на их дно укладывают кружки фильтровальной бумаги, на которую наливают
по 5 мл жидкости. На фильтры рассыпают 50 штук мелких семян: салата, мака, горчицы,
редиса и др.
Чашки Петри закрывают крышками и помещают в термостат при температуре
+25°С - +26°С. Контроль - чашки с теми же семенами, фильтры в которых увлажнены 5
мл дистиллированной воды. После прорастания семян в контроле на 50% производят их
подсчет. Данные по всхожести в опытных вариантах выражают в процентах к контролю,
который принимается за 100 процентов. Применяют следующую градацию: 100% - нет
токсичности, 80-90% - очень слабая токсичность, 60-80% - слабая, 40-60% - средняя, 2040% - высокая токсичность, 0-20% - очень высокая токсичность, близкая к летальной.
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1 Подготовить сообщение «Глобальная экологическая проблема выпадения кислотных дождей и их воздействие на экосистемы».
2 Как классифицируются осадки по степени кислотности.
3 Как характеризуют токсичность осадков по прорастанию семян.
Лабораторное занятие 7
Первая аттестация - компьютерное тестирование.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 17 из 44
Лабораторное занятие 8
Тема Оценка суммарных воздействий на окружающую среду
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия .Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия 10 мин.
2 Проведение эксперимента 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель занятия. Изучение основных показателей экологических нормативов качества окружающей среды и воздействия на неё.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1. Загрязнение окружающей среды это - ......
2. По видам загрязняющих агентов загрязнение окружающей среды делят на: .......
3. Неорганизованные выбросы – это .......
4. Организованными выбросами выбросы – это .......
Методические рекомендации по проведению работы:
1 Изучить материал и составить конспект.
2 Ответить на поставленные вопросы.
Рекомендуемая литература:
1 Коробки В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2008
2 Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности.- М.: 1998.
4 Скрипникова Л.В. Промышленная экология.- Семипалатинск.,2007.
5 Григорьева И.Я. Лекционный курс по экологии. – УМКД – 3 часть, Семей, 2007
Ход работы:
Источники загрязнения биосферы. Классификация загрязняющих веществ
Загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую
систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная система
разрушается или снижается ее продуктивность.
По видам загрязняющих агентов загрязнение окружающей среды делят на:
1. механическое (запыление атмосферы, твердые предметы в воде и почве и др.);
2. физическое – это все виды выбрасываемой в природную среду энергии (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и др.);
3. химическое – это такие отходы и выбросы производства, которые, попадая в атмосферу и гидросферу, вступают во взаимодействие с окружающей средой, в результате
чего загрязнения или могут быть нейтрализованы, или образуют более токсичные вещества (тяжелые металлы, пестициды, синтетические поверхностно активные вещества —
СПАВ, пластмассы, аэрозоли, детергенты и др.);
4. биологическое – вызываются микроорганизмами, внесенными в окружающую
среду при участии человека и наносящими этой среде или самому человеку вред (патогенные микроорганизмы, продукты генной инженерии и др.).
Основные источники и причины, приводящие к попаданию загрязнителей в биосферу – это:
1. несовершенство технологии или применяемого оборудования;
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 18 из 44
2. длительная эксплуатация оборудования без профилактических осмотров и ремонта;
3. несоблюдение технологического регламента и небрежная эксплуатация оборудования;
4. изменение условий подготовки сырья или качества сырья;
5. выпуск новой продукции без необходимой реконструкции старого оборудования;
6. недостаточная механизация и автоматизация производственных процессов;
7. периодичность технологического процесса и др.
Все указанные выбросы промышленных предприятий подразделяют на неорганизованные и организованные.
Неорганизованные выбросы – это выбросы газов, паров, пыли и сточных
вод, образующиеся в результате неплотностей в аппаратах, трубопроводах, коммуникациях, через оконные и дверные проемы, при плохо организованном транспортировании и
складировании пылящих и выделяющих газы материалов, химикатов. Особенно опасны
для водоемов и воздушной среды аварийные (залповые) выбросы или сбросы жидких и
газообразных веществ, образующихся при нарушениях технологического режима производства, неполадках и по другим причинам.
Организованными выбросами называются выбросы, отводимые от мест
их образования системой воздуховодов, газоходов или системой отвода сточных вод (дымовые трубы, шахты вентиляционных систем, отходы в производственную канализацию
от технологического оборудования
В соответствии с природоохранным законодательством РК нормирование качества
окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм
воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях
устойчивого развития хозяйственной деятельности.
Принцип "Защищен человек - защищены и экосистемы", не гарантирует устойчивости
развитию окружающей среды. Экологическое нормирование предполагает учет, так называемой, допустимой нагрузки на экосистему.
Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества
среды.
Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия среды жизни
человека его потребностям. Окружающей человека средой являются природные условия,
условия на рабочем месте и жилищные условия. От ее качества зависит продолжительность жизни, здоровье, уровень заболеваемости населения и т.д.
Нормирование качества окружающей среды — установление показателей и
пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздуха, воды, почвы и
т.д.).
Цель нормирования — установление предельно допустимых норм (экологических
нормативов) воздействия человека на окружающую среду. Соблюдение экологических
нормативов должно обеспечить экологическую безопасность населения, сохранение генетического фонда человека, растений и животных, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов.
Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения, носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития науки и
техники с учетом международных стандартов.
Экологическое нормирование - это деятельность специально уполномоченных государственных органов по разработке, утверждению экологических нормативов и обеспечению
их соблюдения хозяйствующими субъектами.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 19 из 44
Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения, носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития
науки и техники с учетом международных стандартов.
Основные экологические нормативы качества окружающей среды и воздействия на нее следующие:
1 Нормативы качества (санитарно-гигиенические):
- предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ;
- предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий:
радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.
2 Нормативы воздействия (производственно-хозяйственные):
- предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ;
- предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ;
3 Комплексные нормативы:
- предельно допустимая экологическая (антропогенная) нагрузка на окружающую
среду.
Предельно допустимая концентрация (количество) (ПДК) — количество загрязняющего вещества в окружающей среде (почве, воздухе, воде, продуктах питания),
которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.
В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв
(таблица 4).
Таблица 4 Государственные гигиенические нормативы (ПДК) для некоторых
химических экологически опасных факторов
Наименование химического
ПДК
фактора
атмосферный воздух (мг/м3) вода (мг/л)
почва (мг/кг, с
учетом кларка)
максимальная средняя суточразовая
0,2
5,0
Аммиак
Бензин
Бенз(а)пирен
ДДТ
Ртуть (металлическая)
0,2
Угарный газ
5,0
Примечание: * - мг /100м3
ная
0,04
1,5
0,1*
0,0003
3,0
0,39
0,1
0,000005
0,1
0,0005
0,02
0,1
2,1
При содержании в природном объекте нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия (синергизмом), учитывают их совместное воздействие. Сумма
их концентраций не должна превышать при расчете единицы:
С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + ... + СП/ПДКП < 1,
(1)
где С1, С2,..., Сп — фактические концентрации вредных веществ в воздухе, воде,
почве, продуктах питания;
ПДК1, ПДК2
ПДКn — предельно допустимые концентрации вредных веществ,
которые установлены для их изолированного присутствия.
При нормировании качества атмосферного воздуха использую! такие показатели
как ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны ПДК максимально разовую и ПДК
среднесуточную.
Предельно допустимая концентрация вредного вещества воздухе рабочей
зоны (ПДКрз) — это максимальная концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение часов, или при другой продолжительности, но не более 40
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 20 из 44
часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или
отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или
площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.
Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКмр) —
это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности
глаз и др.).
Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) — это
максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не
должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно
долгом (годы) вдыхании.
При нормировании качества воды используют такие показатели как ПДК вредных
веществ для питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов. Также нормируют запах, вкус,
цветность, мутность, температуру, жесткость, коли-индекс и другие показатели качества
воды.
Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) — это максимальная
концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.
Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для
рыбохозяйственных целей (ПДКвр) — это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в
первую очередь промысловых.
При нормировании качества почвы используют такой показатель как ПДК вредного вещества в пахотном слое почвы. Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДКп) — это максимальная концентрация вредного вещества в
верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, плодородие почвы, ее самоочищающую способность, соприкасающиеся с ней среды, и не приводящее к накоплению вредных веществ
в сельскохозяйственных культурах.
При нормировании качества продуктов питания используют такой показатель как
ПДК вредного вещества в продуктах питания.
Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДКпр) — это максимальная концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.
Предельно допустимый уровень (ПДУ) — это максимальный уровень воздействия радиации, шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных,
растений, их генетического фонда. ПДУ — это то же, что ПДК, но для физических воздействий.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 21 из 44
Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) – это максимальное
количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному
конкретному предприятию выбрасывать в атмосферу или сбрасывать в водоем, не
вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих
веществ и неблагоприятных экологических последствий.
Предельно допустимая экологическая (антропогенная) нагрузка на окружающую среду — это максимальная интенсивность антропогенного воздействия на окружающую среду, не приводящая к нарушению устойчивости экологических систем (или,
иными словами, к выходу экосистемы за пределы экологической емкости).
Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется как емкость
природной среды, или экологическая емкость территории. Устойчивость экосистем
к антропогенным воздействиям зависит от следующих показателей:
1) запасы живого и мертвого органического вещества;
2) эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова;
3) видовое и структурное разнообразие.
Чем они выше, тем устойчивее экосистема.
В зависимости от соответствия уровня хозяйственной деятельности человека экологической емкости территории природопользование можно разделить на экстенсивное и
равновесное.
Экстенсивное (расширяющееся) природопользование характеризуется все
возрастающей антропогенной нагрузкой на территорию, в результате чего в определенный
момент времени степень антропогенной нагрузки превышает самовосстанавливающую
способность территории. Экстенсивное природопользование ведет к разрушению природных комплексов.
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1) Загрязнение воздуха бывает
a) естественное и антропогенное
b) естественное и искусственное
c) естественное и техногенное
d) природное и техногенное
e) природное и антропогенное
2)
a)
b)
c)
d)
e)
Источники загрязнения воздуха делятся на
неподвижные и передвижные
локальные и линейные
стационарные и нестационарные
локальные и мобильные
стационарные и передвижные
3)
a)
b)
c)
d)
e)
Источники загрязнения воздуха делятся на
организованные и стихийные
организованные и случайные
сформированные и случайные
организованные и неорганизованные
учрежденные и стихийные
4) Вредное воздействие углеводородов проявляется в том, что они
a) вступают во взаимодействие с гемоглобином крови
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 22 из 44
b)
c)
d)
e)
способствуют развитию онкологических заболеваний
разрушают белки и другие клетки в организме
разрушают озоновый слой
разрушают металлические конструкции зданий
5)
a)
b)
c)
d)
e)
Вредное воздействие углекислого газа проявляется в том, что он
образует кислотные дожди
способствует развитию онкологических заболеваний
является причиной парникового эффекта
разрушает озоновый слой
вступает во взаимодействие с гемоглобином крови
6)
a)
b)
c)
d)
e)
Нормативы качества атмосферы делятся на
экологические и производственно-хозяйственные
экологические и промышленные
промышленные и сельскохозяйственные
экологические и токсикологические
экологические и гигиенические
7)
a)
b)
c)
d)
e)
ПДК относится к … нормативам качества атмосферы
промышленным
токсикологическим
экологическим
производственно-хозяйственным
гигиеническим
8)
a)
b)
c)
d)
e)
ПДВ относится к … нормативам качества атмосферы
экологическим
промышленным
токсикологическим
гигиеническим
производственно-хозяйственным
9)
a)
b)
c)
d)
e)
ПДК загрязняющих веществ в воздухе бывает
минимально разовая
максимально разовая
санитарно-токсикологическая
гигиеническая
средняя
10)
a)
b)
c)
d)
e)
ПДК загрязняющих веществ в воздухе бывает
среднемесячная
усредненная
средняя
среднесуточная
максимальная
11) Максимально разовая ПДК (ПДК м.р.) учитывает:
a) массовые выбросы загрязняющих веществ залпом, в разовом порядке
b) максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде, при которой
не обнаруживается изменений органолептических свойств (вкус, цвет, запах) воды
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 23 из 44
c) максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде, не приводящая к нарушению процессов естественного самоочищения воды водоема
d) предупреждение общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого
влияния вредных веществ, которое имеет место в течение суток
e) максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде, не оказывающую вредного влияния на здоровье населения
12) Среднесуточная ПДК (ПДК ср.с.) учитывает
a) массовые выбросы загрязняющих веществ залпом, в разовом порядке
b) максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде, при которой
не обнаруживается изменений органолептических свойств (вкус, цвет, запах) воды
c) предупреждение общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого
влияния вредных веществ, которое имеет место в течение суток
d) максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде, не приводящая к нарушению процессов естественного самоочищения воды водоема
e) максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде, не оказывающую вредного влияния на здоровье населения
13) Норматив максимальной массы выброса вредного (загрязняющего) вещества
в атмосферу в расчете на единицу продукции, мощности, пробега транспортных и иных
передвижных средств, называется
a) норматив предельно допустимого выброса
b) временно согласованный норматив выброса
c) норматив ПДКм.р.
d) норматив ПДКср.с.
e) удельный норматив выброса
14) Норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для передвижного и стационарного источника загрязнения
атмосферного воздуха с учетом удельных нормативов выбросов, называется
a) норматив ПДКм.р.
b) удельный норматив выброса
c) временно согласованный норматив выброса
d) норматив предельно допустимого выброса
e) норматив ПДКср.с.
Лабораторное занятие 9
Тема: Определение массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами
и
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия. Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия -10 мин.
2 Проведение эксперимента -50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме - 20 мин.
5 Защита выполненной работы - 15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель занятия: оценка содержания двуокиси углерода и оксидов азота через
количественное определение с помощью индикаторных трубок.
Изучение методики расчета выбросов вредных веществ автомобильным транспортом
приобретение навыков оценки его воздействия на окружающую среду.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 24 из 44
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Какие вредные вещества выбрасывает автотранспорт в ОС и влияние их на здоровье
человека и биосферу?
2 Какова структура автотранспорта в целом и в Казахстане?
3 От каких параметров зависит количество массового выброса?
Методические рекомендации:
1 Самостоятельно изучить - «Автотранспорт и его влияние на окружающую среду».
2 Самостоятельно изучить методические указания по выполнению лабораторной
работы и провести исследование.
3 Оформление результатов и написание выводов.
4 Защита выполненной работы.
6 Подведение итогов работы.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2001
2 Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности.- М.: 1998.
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов, - ЮНИТИДана,2000.
Определение загрязнителей воздуха в выхлопных газах автомобиля выполняется с
помощью модификаций «Пчелка-У».
Оборудование: «Пчелка-У» и принадлежности из комплекта - индикаторные трубки для определения в воздухе оксида азота (IV) и оксида углерода (IV); насоспробоотборник; мешок полиэтиленовый объемом 3–5 л.
Ход работы:
1 Определение загрязнителей воздуха в выхлопных газах автомобиля
1. Приготовьте и расправьте полиэтиленовый мешок. Осмотрите его. Мешок должен быть чистым, сухим и целым.
2. Наденьте мешок на 3–5 с на выхлопную трубу глушителя автомашины с работающим двигателем, как показано на рисунке, и наполните мешок выхлопными газами.
3. Герметично зажмите рукой горловину мешка. Не допускайте избыточного давления в мешке во избежание быстрой утечки воздуха. Анализ следует проводить на открытом воздухе (в хорошо вентилируемом помещении) либо в вытяжном шкафу. Перед
началом работы с индикаторными трубками и насосом внимательно прочитайте инструкцию по их применению. Экспресс-анализ выхлопных газов выполняют, последовательно
определяя в них СО2 и NO2 с помощью индикаторных трубок.
4. Вскройте индикаторную трубку на СО2 или NO2 с обоих концов, используя отверстие в головке насоса. Обратите внимание на первоначальный цвет наполнителя индикаторных трубок.
5. Подсоедините индикаторную трубку со стороны выхода воздуха к насосу.
6. Приоткройте пакет и быстро поместите туда индикаторную трубку вместе с частью насоса, после чего пакет снова загерметизируйте, зажимая рукой.
7. Прокачайте через индикаторную трубку необходимый по инструкции объем воздуха, сделав требуемое количество качаний насосом.
8. Отметьте изменение окраски наполнителя и длину прореагировавшего столбика
наполнителя после прокачивания. Расположите индикаторную трубку рядом со
шкалой, изображенной на этикетке, и определите величину концентрации углекислого
газа (С2) в мг/м3по границе столбика, изменившего окраску.
9. При необходимости пересчитайте концентрацию СО2 или
NO2 из мг/м3 в объемные % по формуле:
С1= С2 * 10-4 * 22,4/ М
(2)
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 25 из 44
где: С1 – концентрация газа в объемных %;
С2 – концентрация газа в мг/м3;
M – молярная масса СО2 или NO2 (М=44 или 46 соответственно).
2 Определение массы выбросов загрязняющих веществ в выбросах автотранспорта
В основу методики расчета выбросов вредных веществ автомобильным транспортом заложен нормируемый удельный выброс:
-по автомобилям отдельных групп (грузовые, автобусы, легковые) и классов (по
грузоподъемности, габаритным размерам для автобусов;
- по рабочему объему двигателя;
- для каждого типа двигателя (бензиновый, дизельный);
- в зависимости от движения по городу или вне населенных пунктов.
При этом выброс вредных веществ корректируется в зависимости отряда наиболее
существенных факторов. В результате в общем виде расчет массы вредных выбросов, поступающих в атмосферный воздух от АТС средств, проводится по формуле:
n
M i   mijkg  Likg   K ijkg
i
k
g
(3)
где Мi - масса i-го вредного вещества (оксида углерода - СО, углеводородов - СН,
оксидов азота – NOx и др.);
j - количество групп автомобилей;
k - количество классов автомобилей в данной группе;
g - количество типов двигателей, используемых в данном классе автомобилей данной группы;
mijkg - пробеговый выброс i-го вредного вещества автомобилем j-ой группы k -гo
класса с g-ым типом двигателя при движении по городу или вне населенных пунктов,
г/км;
ПКijkg - произведение коэффициентов влияния «n» факторов на выброс i-го вредного вещества автомобилем j-ой группы k-ro класса с g-ым типом двигателя.
По действующей методике для отдельных групп автомобилей учитывают различные коэффициента влияния, в результате чего расчетные формулы для i-ro загрязняющего
вещества имеют Вид:
- для легковых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа:
M
ikg
 mikg  Lkg  K rig  K tig , т
(4)
где mikg - пробеговый выброс i-го вредного вещества легковыми автомобилями kro класса (c двигателем k-го рабочего объема) с двигателями g-ro типа при движении по
территории населенного пункта или вне его, г/км (таблице 5);
Lkg - пробег легковых автомобилей k-ro класса с двигателем g-го типа по территории населенного пункта или вне его, млн. км;
Krig - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ
легковыми автомобилями при движении по территории населенного пункта (включается в
формулу только при расчете движения по населенным пунктам);
Кtig - коэффициент, учитывающий влияние технического состояния легковых автомобилей.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 26 из 44
Таблица 5 Пробеговых выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями с бензиновым двигателем, г/км
Рабочий объем
Населенный пункт
Вне населенного пункта
двигателя, л
mikg. , г/км
mikg. , г/км
Менее 1,3
1.3 - 1,8
1,8 - 3,5
СО
11,4
13
14
СН
2,1
2,6
2,8
NOX
1,3
1,5
2.7
СО
4.8
5,5
6
СН
1,2
1,5
1,6
N0x
2,3
2.7
4
- для грузовых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа:
M
ikg
 mikg  Lkg  k nig  K rig  K tig ,
(5)
где mikg- пробеговый выброс i-ro вредного вещества грузовыми автомобилями k-ro
класса (k-ой грузоподъемности) с двигателями g-гo типа при движении по территории
населенного пункта или вне его, г/км (таблица 9);
Lkg - пробег грузовых автомобилей k-ro класса с двигателями g-ro типа при
движении по территории населенного пункта или вне населенного пункта, млн. км;
Knig - коэффициент учитывающий изменение пробегового выброса от уровня использования грузоподъемности и пробега;
Krig - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ грузовыми автомобилями при движении по территории населенного пункта (только для движения по населенным пунктам);
Ktig - коэффициент, учитывающий влияние технического состояния грузовых автомобилей.
Таблица 6 Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями,
г/км
Грузоподъёмность ав- Тип двигатеНаселенный пункт
Вне населенного пункта
томобиля или автополя
CO
CH
NOx
CO
CH
NOx
езда, т
0,5-2,0
Б
22
3,4
2,6
15,2
1,9
2,1
2,0-5,0
Б
52,6
4,7
5,1
26,3
2,6
4,1
2,0-5,0
Д
2,8
1,1
8,2
2,5
0,8
6,9
5,0-8,0
Б
73,2
5,5
9,2
40,8
4,1
8
5,0-8,0
Д
3,2
1,3
11,4
2,6
1,2
9,1
8,0-16,0
Б
97,8
8,2
10
50,5
4,5
8,5
8,0-16,0
Д
3,9
1,6
13,4
3,2
1,4
10,7
Более 16,0
Д
4,5
1,8
16,4
3,6
1,5
13,1
- для автобусов k-го класса с двигателем g-го тила, использующимся на перевозках
h-го типа:
M
ikgh
 mikg  Lkgh  K hig  K rig  K tig , т
(6)
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 27 из 44
где mikg - пробеговый выброс I - го вредного вещества автобусом k-ro класса (k-го
габарита) с двигателями g-ro типа при движении по территории населенного пункта или
вне его, г/км (таблица.9);
Lkgh - пробег автобусов k-ro класса с двигателями g-го типа при использовании в
качестве маршрутного или на других видах перевозок при движении по территории населенного пункта или вне населенного пункта, млн.км;
Knig - коэффициент, учитывающий изменение пробегового выброса от вида перевозок;
Krig - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ автобусами при движении по территории населенного пункта;
Ktig - коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автобусов
Значения коэффициентов влияния (Knig , Krig , Ktig ) приведены в таблице 8.
Таблица 7 Пробеговые выбросы загрязняющих веществ автобусами, г/км
Класс автобуса (L габарит- Тип двиНаселенный пункт
Вне населенного пункта
ная длинна, м)
гателя
CO
CH
NOx
CO
CH
NOx
Особо малые (L менее 5)
Б
13,5
2,9
3
6
1,6
4
Малый (6,0<L<7,5)
Б
44
3,4
6,1
24
2,3
5
Средний
Б
67,1
5
9,9
34
3,9
8,2
Д
4,5
1,4
9,1
3,3
1,2
8
Большой
Б
104
7,7
10,4
62
4,6
9,5
(10,5<L<12)
Д
4,9
1,6
10
3,5
1,3
18
Особо большой (L>12)
Д
5
1,6
11
3,6
1,3
18,8
Таблица 8 Значения коэффициентов влияния (Knig , Krig , Ktig)
группа авто транспортных средств
Легковые автомобили
Тип дви- Коэффицигателя
енты
Б
Б
Грузовые автомобили
Д
Автобусы
Б
Д
Krig
Ktig
Krig
Knig
Ktig
Krig
Knig
Ktig
Krig
Knig
Ktig
Ktig
Krig
Knig
Ktig
Ktig
Населенный пункт
CO
0.87
1.75
0.89
0.68
2
0.95
0.68
1.6
0.89
0.9
0.7
2
0.95
0.89
0.68
1.6
CH
0.92
1.48
0.85
0.87
1.83
0.93
0.76
2.1
0.85
0.96
0.88
1.83
0.93
0.92
0.76
2.1
NOx
0.95
1
0.79
0.67
1
0.92
0.82
1
0.79
0.89
0.67
1
0.92
0.93
0.81
1
Вне населенного пункта
CO
CH
NOx
1.75
1.48
1
0.68
2
0.87
1.83
0.67
1
0.68
1.6
0.76
2.1
0.82
1
0.7
0.7
2
0.88
0.88
1.83
0.67
0.67
1
0.68
0.68
1.6
0.76
0.76
2.1
0.81
0.81
1
Задание №1. Рассчитать валовый выброс вредных веществ (оксида углерода – СО,
оксидов азота – NOx, углеводородов – СН) от автотранспорта по территории города за год.
Исходные данные следующие:
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 28 из 44
‫ ־‬годовой пробег (в млн. км) грузовых автомобилей с бензиновым ДВС – Lx; грузовых автомобилей дизельных – Ly;
‫ ־‬автобусов бензиновых – Lz; автобусов дизельных – Lw;
‫ ־‬легковых автомобилей – Lr (значение годовых пробегов для каждого варианта расчета в таблице 5);
‫ ־‬пробеги в нутрии перечисленных групп автомобилей распределяются пропорционально структуре парка:
легковые автомобили с рабочим объёмом двигателя менее 1,3 л – 24%, 1,3-1,8 л –
65%, 1,8 л и более – 11%;
грузовые с бензиновым двигателем грузоподъёмностью 0,5-2,0 т – 18%, 2,0-5,0 т
– 68%, 5,0-8,0 – 11%, 8,0 т и более – 3%;
грузовые с дизельным двигателем грузоподъёмностью 2,0-5,0 т – 4%, 5,0-8,0 т –
5%, 8,0-16,0 т – 76%, 16,0 т и более – 15%;
автобусы с бензиновым двигателем особо малого класса (габаритной длиной менее 5 м) – 2%, малого класса (6,0-7,5 м) – 15%, среднего класса (8,0-9,5 м) – 63% (в том
числе маршрутные – 50% от общего количества автобусов данного класса), большого
класса (10,5-12,0 м) – 20%, (все маршрутные);
автобусы с дизельным двигателем все маршрутные, в том числе среднего класса
– 1%, большого класса – 44%, особо большого класса – 55%;
Экспериментальные данные пробегов автотранспортных средств приведены в таблице 9 и поправочные коэффициенты (коэффициенты влияния) задаются.
Таблица 9 Годовые пробеги автомобильного транспорта по территории города, млн. км
№ п./п.
Lx
Ly
Lz
Lw
Lr
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
472.41
944.82
321.44
567.98
984.33
523.55
237.77
485
671.44
338.91
70.59
141.18
48.55
75.66
154.62
73.84
43.67
72.34
83.25
50.72
253
506
201.3
276.7
521.6
260.1
168.4
256.8
307.8
230
22
44
20.4
25.4
47.6
23.9
18.3
22.7
26.1
21.1
615
1250
601.2
640.3
1470
625.6
469.6
619.2
651.7
607.8
Задание №2. Дайте ответы на следующие вопросы:
‫ ־‬какая группа автомобилей дает наибольший вклад в загрязнение атмосферы по
сумме всех компонентов (СО, СH, NOX)?
‫ ־‬какая группа автомобилей даёт наибольший вклад в загрязнение атмосферы по оксиду углерода (СО)?
‫ ־‬какая группа автомобилей даёт наибольший вклад в загрязнение атмосферы по оксидам азота (NOx)?
Таблица 10 Форма представления результатов расчета
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Группы и классы
транспорта
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 29 из 44
Выброс СО
Выброс СH
Выброс NOx
т
%*
т
%
т
%
Легковые с бензиновым ДВС рабочим объемом
CO+CH+NOx
т
%
менее 1,3
1,3-1,8
1,8 и более
Итого
Грузовые с бензиновым ДВС грузоподъемностью
0,5-2,0т
2,0-5,0т
5,0-8,0т
8,0 т и более
Итого
Грузовые с дизельными двигателями грузоподъемностью
2,0-5,0т
5,0-8,0т
8,0-16,0т
16,0 т и более
Итого
Автобусы с бензиновыми ДВС
прочии
Менее 5 м
6,0-7,5 м
8,0-9,5 м
Итого
Автобусы с бензиновыми ДВС
маршрутные
8,0-9,5 м
10,5-12,0 м
Итого
Автобусы с дизельными ДВС
8,0-9,5 м
10,5-12,0 м
Более 12,0 м
Итого
Всего :
* - проценты берутся по отношению выброса «всего»
вье
маршрутные
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1 Какие вредные вещества выбрасывает автотранспорт в ОС и влияние их на здорочеловека и биосферу?
2 Какова структура автотранспорта в целом и в Казахстане?
3 От каких параметров зависит количество массового выброса?
6 Какая группа автомобилей дает наибольший вклад в загрязнение атмосферы по
сумме всех компонентов (СО, СH, NOX)?
7.Какая группа автомобилей даёт наибольший вклад в загрязнение атмосферы по
оксиду углерода (СО)?
8 Какая группа автомобилей даёт наибольший вклад в загрязнение атмосферы по
оксидам азота (NOx)?
9 Меры по снижению выбросов в ОС автотранспортом.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 30 из 44
Лабораторная работа 10
Тема 3 Определение количества выбросов загрязняющих веществ при
сжигании топлива
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия. Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия-10 мин.
2 Проведение эксперимента -50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель занятия: Исследование количества выбросов вредных веществ при сжигании
топлива и содержания серы в различных видах топлива.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Дайте определение понятию - загрязнение окружающей среды.
2 Классификация загрязнений окружающей среды в зависимости от вида загрязняющих агентов.
3 Назовите источники и причины загрязнения окружающей среды.
Методические рекомендации:
1 Самостоятельно изучить методические указания по расчету массового выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива (знание методики расчета).
2 Произвести расчет массового выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива согласно варианта (работа студентов в аудитории с краткой записью необходимых
материалов в тетради).
3 В данной задаче используются рекомендуемые методы расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах малой производительности (формулы
даны для случая отсутствия установок по улавливанию или обезвреживанию отходящих
газов). Рассматривается использование только твердого топлива - угля. В этом случае рассчитываются выбросы твердых частиц (летучая зола и несгоревшее топливо), оксиды серы
(в пересчете на SO2), оксид углерода СО и оксиды азота (в пересчете на NO2). В задаче
рассчитываются годовые выбросы.
5 Подведение итогов работы.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2001
2 Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности.- М.: 1998.
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов, - ЮНИТИДана,2000.
4 Скрипникова Л.В. Промышленная экология.- Семипалатинск.,2007.
5 Григорьева И.Я. Лекционный курс по экологии. – Семипалатинск, 2007
6 Григорьева И.Я. Практикум по экологии, - Семипалатинск,2008.
Оборудование, реактивы, материалы: «Пчелка-У» и принадлежности из комплекта - индикаторные трубки для определения в воздухе оксида азота (IV) и оксида углерода (IV); насос-пробоотборник; мешок полиэтиленовый объемом 3–5 л.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 31 из 44
Ход работы:
1 Определение содержания серы в различных видах топлива
Основным источником поступления диоксида серы в атмосферу является теплоэнергетика. Большое количество этого загрязнителя, вызывающего образование кислотных дождей, образуется при сжигании угля, мазута, нефти с высоким содержанием серы.
В задачу настоящей работы входит определение содержания серы в различных образцах угля.
1. Взвесить 1 г образца угля и поместить его и фарфоровый тигель.
2. Добавить в тигель 2 г смеси Эшка (60 % MgO и 40 % Ка2СО3) и тщательно перемешать.
3. Содержимое тигля засыпать сверху 1 г смеси Эшка.
4. Нагревать тигель в течение 2 часов в муфеле при температуре 850°С.
5. Охладить тигель, перенести содержимое в стакан, вместимость 300 мл.
6. Добавить в стакан 150 мл горячей воды и нагреть до кипения (если на поверхность всплывают черные частички угля, анализ повторяют).
7. Отфильтровать раствор в стакан, вместимостью 500 мл, остаток в стакане промыть 3 раза горячей дистиллированной водой.
8. К полученному фильтрату добавить 2-3 капли метилоранжа, добавлять соляной
кислоты до слабокислой реакции.
9. Раствор нагреть до кипения и постепенно добавлять 10 мл нагретого до кипения
10 % раствора хлорида бария.
10. Раствор с осадков выдержать 0,5-1 час на водяной бане при температуре близкой к температуре кипения.
11. Раствор тщательно отфильтровать.
12. Фильтр поместить в тигель и прокалить в муфельной печи при температуре
850°С в течении 30-40 минут.
13. Тигель охладить 5 мин на воздухе, затем в эксикаторе до комнатной температуры.
14. Тигель взвесить на аналитических весах.
15. Рассчитать содержание серы в образце угля в массовых процентах.
16. Расчеты и выводы записать в тетрадь.
Вопросы
1. Укажите источники поступления диоксида серы в атмосферу.
2. Предположите способы уменьшения количества выделяемого в атмосферу диоксида серы.
2 Методика определения ожидаемого массового выброса вредных веществ в атмосферу:
1. Для удельных показателей, отнесенных к единице оборудования,
М=q∙n,
(7)
где М - массовый выброс вредного вещества, г/с,
q - укрупненный удельный показатель выброса вредного вещества, отнесенный к единице оборудования, г/(с-ед. оборуд.);
n - количество единиц оборудования.
2. Для удельных показателей, отнесенных к единице выпускаемой продукции,
сырья или топлива,
M=q∙Q,
(8)
где q -укрупненный удельный показатель выбросов вредного вещества, т/т или
т/1000 м3;
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 32 из 44
Q - затраты данного типа сырья или топлива на единицу времени, т/смену или
т/час.
Удельные показатели выбросов котельных, в зависимости от сжигаемого топлива, приведены в таблице 11.
Таблица 11 Удельные показатели выбросов вредных веществ
Топливо
Удельные показатели вредных веществ, т/т и 1000 м3 газа
Твердые чаСернистый
Окись углеОкиси азота
стицы
ангидрид
рода
Уголь карагандинский
0,0752
0,0144
0,0439
0,00197
Донецкий
0,06676
0,0504
0,0490
0,00221
Кузнецкий
0,0536
0,0072
0,0513
0,00223
Черемховский
0,0740
0,0193
0,0353
0,00181
Якутский
0,0430
0,0036
0,0451
0,00201
Магаданский
0,0460
0,0018
0,0446
0,00186
Мазут высокосернистый
0,0060
0,0549
0,0377
0,00246
Мазут низкосернистый
0,0056
0,0059
0,377
0,00257
3
Газ, (на 1000 м )
0,0129
0,00215
Задача 2:
1. Рассчитать количество вредных выбросов (М, г/с), поступающих в атмосферу от котельной
предприятия согласно варианта. Исходные данные приведены в таблице 12.
2 Дать сравнительную экологическую характеристику видам топлива (таблица 11).
3. Написать выводы на вопросы для самопроверки.
Таблица 12 Исходные данные к задаче 2
№ вари- Производство,
Оборудование,
анта
цех
тип, кол-во
1
Котельная
Котлы ДКВР
2
Котельная
Котлы Е1/9
3
Котельная
Котлы ДКВР
4
Котельная
Котлы ДКВР
5
Котельная
Котлы ДКВР
6
Котельная
Котлы ДКВР
7
Котельная
Котлы ДКВР
8
Котельная
Котлы Е1/9
9
Котельная
Котлы Е1/9
10
Котельная
Котлы Е1/9
Наименование топлива
Уголь карагандинский
Донецкий
Кузнецкий
Черемховский
Якутский
Магаданский
Мазут высокосернистый
Мазут низкосернистый
Уголь карагандинский
Уголь карагандинский-
Расход топлива т/смену
4
5
5
5
4
4
4
4
5
6
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1. Дайте определение понятиям: организованные и неорганизованные выбросы.
2. Какой вид каменного угля экологически чистый;
3. Какой вид мазута экологически чистый;
4. Сравнить, выбранные Вами, каменный уголь, мазут с природным газом и
сделать выводы.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 33 из 44
Лабораторная работа 11,12
Тема: Определение нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) промышленных источников
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия. Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия - 10 мин.
2 Проведение эксперимента - 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме - 20 мин.
5 Защита выполненной работы - 15 мин.
6 Подведение итогов работы - 5 мин.
Цель занятия: Изучение методики и приобретение навыков расчета установления
предельно допустимых выбросов вредных веществ в ОС промышленными предприятиями.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Какие ЗВ выбрасывают в ОС различные промышленные предприятия?
2 Расскажите о мероприятиях по снижению загрязнений атмосферного воздуха.
3 Для чего устанавливают температурное состояние газовоздушных выбросов в ОС?
4 При разработке и оформлении проекта нормативов ПДВ, какими документами руководствуются?
5 Дайте определение понятиям: ПДВ, ВСВ.
6 В каких случаях вводится по этапное снижение ЗВ?
Методические рекомендации.
1 Изучить методические указания по определению предельно допустимых выбросов
(ПДВ) промышленных источников.
- Выписать ПДК для основных вредных веществ, образующихся при горении топлива.
- Выписать вредные вещества, обладающие эффектом суммации.
- Дать классификацию вредным веществам.
2 Произвести расчёт предельно допустимых выбросов (ПДВ) промышленных источников согласно экспериментальных данных по варианту.
4.Оформление результатов расчета. Написание выводов по теме.
5 Защита выполненной работы.
6 Подведение итогов работы.
Оборудование, реактивы, материалы: газоанализатор-ПЭМ-4М
Ход работы:
На стадии проектирования предприятий и при проведении реконструкции
действующих заводов предусматриваются соответствующие природоохранные мероприятия. Для этого необходима информация об объеме газовоздушных выбросов и их качественном составе, для чего используют расчетные или балансовые методы определения
характеристик выбросов.
Правила установления предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ и определение ожидаемой концентрации загрязнителей в приземном слое атмосферы
Предельно допустимый выброс (ПДВ, г/с) является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для каждого конкретного источника загрязнения при условии, что
выбросы вредных веществ от него и всей совокупности других источников с учетом их
рассеивания и превращения в атмосфере не создадут приземных концентраций, превышающих нормативы качества воздуха.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 34 из 44
Нормативы устанавливают для каждого источника и предприятия в целом (в т/год).
При расчете ПДВ необходимо учитывать фоновые концентрации, значения которых выдаются предприятию территориальными организациями гидрометеорологии. Значения фоновых концентраций (Сф, мг/м3) для городов с населением не более 250 тыс. человек могут
быть приняты равными:
S02 - 0,1; NOx - 0,03; СО - 1,5; пыль - 0,2; сажа – 0,025
Если предприятие является единственным источником выброса вредного вещества в
городе (населенном пункте), то значение фоновой концентрации принимается равным нулю.
Расчет нормативов выбросов ПДВ проводится по формулам отдельно для х олодных и нагретых выбросов по параметру f (м/с2 град):
2  Д
(9)
f  103 20
,
Н  Т
где ω0 – средняя скорость выходf газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с
Д - диаметр устья источника, м,
Н - высота источника над уровнем земли, м;
∆Т - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т г и
температурой окружающего атмосферного воздуха, Тв, ˚С.
Выбросы, для которых f>100. относятся к холодным, выбросы, для которых
f<100, относятся к нагретым.
Расчет ПДВ (г/с) для источника нагретых выбросов производят по формуле:
ПДК м. р.  Сфон  Н 2 3 V1  
(10)
ПДВнагр 
A F  m n  y
где ПДКм.р. - максимально разовая предельно допустимая концентрация
вредного вещества, мг/м3,
Сфон - фоновая концентрация вредного вещества, мг/м 3.
А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;
для территории Казахстана А=200.
F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных
веществ в атмосферном воздухе. Величины F принимаются: F=l для газообразных
веществ и мелкодисперсных аэрозолей; F=2-2,5 для более крупнодисперсной пыли и
золы;
F=3 при отсутствии очистки и большом выбросе пыли.
у - коэффициент, учитывающий рельеф местности.
у=1 для гористой местности,
у=1,1 для холмистой местности;
у= 1,2 для равнины.
m, n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса
1
m
(11)
0,67  0,1 f  0.343 f
Безразмерный коэффициент n определяется в зависимости от параметра Vм
(м/с):
 Д
V 
V м.нагр  0,65  3 1
(12)
Vм. хол  1,3  0

Н
n=3 при Vм≤0,3
n=3 - Vм  0.3  4.36  Vм  при 0,3< Vм ≤2;
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 35 из 44
n=1 при Vм>2
V1 – объем выходящей в атмосферу газовоздушной смеси, м3/с
  Д2
(13)
V1   0 
.
4
Если источник выброса имеет прямоугольное сечение, то расчеты ПДВ для
нагретых и холодных выбросов производят по тем же формулам с учетом замены Д
на Дэ и V1 на V1э.
Эффективный диаметр устья Д, определяют по формуле:
2 Lb
Дэ 
(14)
Lb
где L - длина устья, м,
b - ширина устья, м
Для источников выбросов с квадратным устьем L=b.
Эффективный объем выходящей в атмосферу газовоздушной смеси в этом
случае определяют по формуле:
V1э 
 0    Д э2
(15)
4
Регламентация выбросов. Предельно допустимые концентрации для различных
вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу
Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха являются предельно
допустимые концентрации вредных веществ. Существуют различные единицы выражения
концентрации: весовые, объемные, в долях, процентах и др. При санитарной оценке качества воздуха принято выражать содержание загрязняющих веществ (концентрацию) в мг на
1 м3 воздуха (мг/ м3). Это удобно тем, что применимо для любого агрегатного состояния
примесей: газов, паров, аэрозолей, твердых веществ.
Критерием оценки влияния выбросов предприятий на атмосферный воздух является
сравнение фактических концентраций (примесей в атмосфере), полученных в результате
рассеивания выбросов, с предельно допустимыми. Для атмосферного воздуха установлены
следующие значения предельно допустимых концентраций (ПДК):
максимально разовая ПДКм.р. - такая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, которая не вызывает рефлекторных реакций в организме человека (изменений биоэлектрической активности головного мозга, ощущения запаха,
световой чувствительности глаза и др.);
среднесуточная ПДКсс - такая концентрация вредного вещества в атмосферном
воздухе населенных мест, которая не оказывает прямого или косвенного вредного воздействия в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания с целью предупреждения резорбционного действия (общетоксического, канцерогенного, мутагенного и других
влияний).
В местах образования вредных веществ (производственные помещения) также установлены значения предельно допустимых концентраций содержания вредных веществ в
воздухе рабочей зоны ПДК. Значения предельно допустимых концентраций для различных
веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, приведены в таблице 2.
Величина ПДК зависит от влияния вещества на здоровье людей и окружающую
природную среду. Выбрасываемые вещества по степени воздействия на организм человека разделены на следующие классы опасности (в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76):
• чрезвычайно опасные вещества, у которых значение ПДК в воздухе рабочей зоны
не превышает 0,1 мг/м3 (I класс);
• высоко опасные со значением ПДКр.з.. от 0,1 до 1,0 мг/м3 (II класс);
• умеренно опасные при изменении ПДКр.з.. в интервале от 1,0 до 10,0 мг/м3 (III
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 36 из 44
класс);
• малоопасные вещества, для которых ПДКр.з.больше 10,0 мг/м3 (IV класс);
Фактическая концентрация вредных веществ Сфакт не должна превышать соответствующих значений ПДК:
Сфакт ≤ ПДК
(16)
Задача № 3. Рассчитать норматив предельно допустимого выброса (ПДВ г/с) по
каждому выбрасываемому веществу, при условии , что высота источника выбросов Н = 30
м; диаметр устья трубы Д = 0,5 м; средняя скорость выхода газовоздушной смеси Wo = 5,8
м/с; температура выбрасываемой смеси Тг = 135°С; температура окружающего атмосферного воздуха Тв = 25°С, рельеф местности ровный (или холмистый), очистные сооружения
отсутствуют. (При решении задачи использовать результаты расчета задачи №2).
Таблица 14 Предельно допустимые концентрации вредных веществ (мг/м3) в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе населенных мест
Вещество
Код вещества
ПДКсс.
Азота двуокись
Альдегид масляный
Аммиак
Ангидрид сернистый
Ацетальдегид
Ацетон
Бензол
Бензин нефтяной
Бензин сланцевый
Взвешенные вещества
Дифторхлорметан (фреон-22)
Дихлордифторметан (фреон-12)
Дихлорфторметан (фреон-21)
Кислота серная по молекуле Н2О4
200
666
202
701
667
680
422
955
956
986
502
500
501
290
0,040
0,015
0,040
0,050
0,010
0,350
1,000
1,500
0,050
0,050
10
10
10
Кислота соляная по молекуле НС1
(водород хлористый)
Метилмеркаптан
Озон
Сажа (копоть)
Сероводород
Углерода оксид
Фенол
Формальдегид
Хлор
ПДКмр
од
0,085
0,015
0,200
0,500
0,010
0,350
1,500
5,000
0,050
0,500
100
100
100
0,3
3000
6000
200
1
248
0,2
0,2
5,0
748
289
321
292
322
600
6699
240
-
9х10-6
0,160
0,150
0,008
5,000
0,010
0,035
0,100
-
0,03
0,050
0,008
3,000
0,010
0,003
0,030
-■
Пыль растительного и животного происхождения с примесью окиси кремния, %
-
более10
от 2 до 10
менее 2
ПДКрз.
-
1,0
1,0
1,0
5
5
20
10
5
200
5
300
100
-
од
3,5
10
20
5
0,5
од
2,0
4,0
6,0
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 37 из 44
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1. Ухудшение природной среды происходит по следующим причинам:
А. развитие научно-технического прогресса;
В. усиление экологического воспитания и образования;
С. уменьшение потребностей человека;
D. воспроизводство некоторых возобновимых ресурсов;
Е. божья кара.
2. Виды загрязнения биосферы:
А. локальное, глобальное;
В. атмосферное, поверхностных и подземных вод, почвенное;
С. природное, антропогенное;
D. механическое, физическое, химическое;
Е. ингредиентное, параметрическое.
3. По видам загрязняющих агентов загрязнение окружающей среды делят на:
А. глобальное, региональное, локальное,;
В. механическое, физическое, химическое, биологическое;
С. загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение поверхностных и подземных
вод, загрязнение почв, загрязнение околоземного космического пространства;
D.ингредиентное, параметрическое, биоценотическое, стациально-диструкционное;
Е. природное, антропогенное.
4. По масштабам загрязнение может быть:
А. глобальное, региональное, локальное;
В. механическое, физическое, химическое, биологическое;
С. загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение поверхностных и подземных
вод, загрязнение почв, загрязнение околоземного космического пространства;
D.ингредиентное, параметрическое, биоценотическое, стациально-диструкционное;
Е. природное, антропогенное.
5. Разогрев нижних слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое
тепловое излучение земной поверхности это А. фотохимический смог;
В. «озоновая дыра»;
С. кислотные дожди;
D. парниковый эффект;
Е. радиоактивное загрязнение.
6. Ядовитая смесь дыма, тумана и пыли это А. фотохимический смог;
В. «озоновая дыра»;
С. кислотные дожди;
D. парниковый эффект;
Е. радиоактивное загрязнение.
7. Атмосферные осадки, подкисленные до рН < 5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов это А. фотохимический смог;
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 38 из 44
В. «озоновая дыра»;
С. кислотные дожди;
D. парниковый эффект;
Е. радиоактивное загрязнение.
8. Значительное пространство в стратосфере планеты с заметно пониженным
(до 50 % и более) содержанием озона это А. фотохимический смог;
В. «озоновая дыра»;
С. кислотные дожди;
D. парниковый эффект;
Е. радиоактивное загрязнение.
9. Наиболее распространенные токсичные вещества, загрязняющие атмосферу:
А.метан СН4, оксиды азотаNO и NO2
В. углеводороды CnHm, пыль;
С. фреоны, озон О3;
D. оксид углерода CO, диоксид серы SO2, оксиды азота NOx, углеводороды CnHm,
пыль;
Е. Кислород О2, азот N2, оксид углерода CO, диоксид серы SO2, оксиды азота NOx,
углеводороды CnHm.
10. На сколько классов опасности классифицируют вредные вещества?
А. на 2.
B. на 3.
C. на 4.
D. на 5.
E. на 6.
11. Что является критерием оценки качества атмосферного воздуха?
А. предельно допустимый выброс (ПДВ).
B. предельно допустимая концентрация (ПДК).
C. временно согласованный выброс (ВСВ).
D. предельно допустимая концентрация рабочей зоны (ПДКр.з.).
E. максимальная концентрация (Сmax).
12. В каком случае промышленное предприятие оказывает влияние на окружающую среду?
А. М  ПДВ;
B. М  ПДК;
C. М = ПДВ;
D. М  ПДВ;
E. М 
ПДК.
13. В каком случае промышленному предприятию не нужно устанавливать
очистные сооружения?
А. М  ПДВ;
B. М  ПДК;
C. М = ПДВ;
D. М  ПДВ;
E. М  ПДК.
14. В каких единицах измеряется массовый выброс вредных веществ?
А. усл. т/год.
B. мг/м3.
C. г/с.
D. т/год.
E. м/с.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 39 из 44
Лабораторная работа 13
Тема: Определение запылённости воздуха и максимального значения при
земной концентрации вредных веществ
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия .Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия - 10 мин.
2 Проведение эксперимента - 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель занятия : Определить запыленность воздуха и наибольшую ожидаемую концентрацию (Смакс) вредных веществ в приземном слое атмосферы.
Вопросы для допуска к лабораторной работе :
1 При расчете максимального значения приземной концентрации, каким документом
пользуются?
2 По какой формуле определяется максимальное значение приземной концентрации
вредных веществ и на каком расстоянии при неблагоприятных условиях погоды она достигается?
3 Назовите зоны загрязнения на оси факела выброса точечного источника.
Методические рекомендации:
1 Самостоятельно изучить методические указания по определению максимального
значения приземной концентрации вредных веществ, выбрасываемых одиночным источником промышленного предприятия.
2 Определить количественное содержание приземной концентрации вредного вещества по варианту.
4.Оформление результатов расчета. Написание выводов по теме.
5 Защита выполненной работы.
6 Подведение итогов работы.
Рекомендуемая литература:
1 Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.- Ростов-на Дону, 2001
2 Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности.- М.: 1998.
3 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов,-ЮНИТИДана,2000.
4 Скрипникова Л.В. Промшленная экология.- Семипалатинск.,2007.
5 Григорьева И.Я. Лекционный курс по экологии. – Семипалатинск, 2007
6 Григорьева И.Я. Практикум по экологии, - Семипалатинск,2008.
Оборудование, реактивы, материалы: стеклянная банка, пинцет,весы электронные ВЛЭ-510, термостат ТС-1/80 СПУ.
Определение запылённости воздуха
Ход работы:
Вблизи дороги и для контроля в удалении от нее выбирают по 5 деревьев одной породы. На высоте 1-1,5 м со стороны дороги с каждого дерева срывают по 10 листьев и помещают в чистую стеклянную банку с крышкой. В другую банку таким же образом собирают листья с контрольных деревьев, растущих вдали от дороги. Места взятия проб отмечают на карте микрорайона.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 40 из 44
Листья в банках заливают дистиллированной водой, затем тщательно смывают пыль
с поверхности каждого листа. Воду фильтруют и взвешивают массу осадка после сушки.
Полученный результат дает массу пыли на обмытой поверхности.
Для определения поверхности обмытых листьев (S) берут 5 листочков, лучше разных по размеру, протирают их от воды и обводят каждый из них на бумаге. Затем вырезают по контуру и взвешивают вырезанные проекции листа. Из той же бумаги вырезают
квадрат 10x10 см и взвешивают его. Рассчитывают поверхность обмытых листьев по формуле:
S= М1-П1/ 5хМ2
(дм2),
(17)
где М1- масса бумаги, вырезанной по контурам 5 листьев,
М2- масса 1 дм2 бумаги,
П1- количество обмытых листьев.
После этого можно определить, сколько пыли осаждается на 1 кв. м поверхности
листвы, а зная точное время накопления пыли (от последнего сильного дождя до момента
исследований), можно подсчитать среднюю скорость осаждения пыли за сутки (v, г/м2 в
сут):
v = m100/St
(18)
где m - масса пыли, г;
S - поверхность обмытых листьев, дм2;
t -время накопления пыли, сут.
По полученным результатам сделайте соответствующие выводы.
Проведя подобные исследования в разных точках микрорайона, можно построить
карту запыленности воздуха на данной территории.
Определение наибольшей ожидаемой концентрации (Смакс) вредных веществ в
приземном слое атмосферы.
Задача № 4. Определить наибольшую ожидаемую концентрацию (Смакс) вредных веществ в приземном слое атмосферы, исходя из данных задачи №№2 и 3.
Рассчитать фактическое загрязнение атмосферы с учетом фоновой концентрации (Смакс+Сф) и
сравнить с санитарно-гигиеническим нормативом ПДКмр
Величину максимальной приземной концентрации вредных веществ С макс (мг/м3) при выбросе нагретой газовоздушной смеси (f<100) из единичного источника рассчитывают по
формуле:
A * M * F* m * n *
Cмакс=
;
(19)
H 2 * 3 V1 * T
где М - фактическое количество вредного вещества, вьтбрасьтваемого из трубы в атмосферу в единицу времени, г/с.
Величину наибольшей концентрации вредных веществ холодной газовоздушной смеси
(f>100) определяют по формуле:
A * M * F * n *
Д
*
Cмакс=
;
(20)
2
3
8 * V1
H * Н
Если в рассчитываемой зоне сказывается влияние других источников выбрасывающих
аналогичные вещества, то в этом случае оценку влияния выброса производят по формуле:
Cфакт = Смакс + Сфон ≤ ПДКм.р.;
(21)
Действующие нормы учитывают возможность комплексного влияния на организм
ряда веществ однонаправленного действия и суммации их вредного воздействия. Однона-
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 41 из 44
правленного действия считаются вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического действия на организм человека (представлены ниже).
Если в воздухе находятся несколько вредных веществ, обладающих суммацией
действия, с концентрациями Сn, то расчет допустимого содержания веществ проводится по
формуле:
с1/пдк1 + с2/пдк2 +... + сn/пдкn ≤ 1,
(22)
где С1 С2, Сп - фактические концентрации веществ, обладающих эффектом суммации, мг/м 3;
ПДК1, ПДК2, ПДКп - ПДК веществ данной совокупности.
Вредные вещества, обладающие эффектом суммации действи
Ацетон, фенол;
Ацетон, фурфурол, формальдегид,
Аэрозоли пятиокиси ванадия, окислов марганца;
Аэрозоли пятиокиси ванадия, сернистый ангидрид;
Бензол и ацетофенон;
Валериановая, капроновая и масляная кислоты;
Озон, двуокись азота и фаромальдегид;
Окись углерода, двуокись азота, формальдегид, гексан;
Сернистый ангидрид и аэрозоль сернистой кислоты;
Сернистый ангидрид и сероводород;
Сернистый ангидрид и двуокись азота;
Сернистый ангидрид и фенол;
Серный и сернистый ангидриды, аммиак, окислы азота;
Сильные минеральные кислоты (соляная,серная, азотная);
Уксусная кислота и уксусный ангидрид;
Этилен," пропилен, бутилен, амилен;
Мышьяковистый ангидрид и германий;
Мышьяковистый ангидрид и свинца ацетат;
Углерода оксид, пыль цементного производства;
При последовательном применении гексахлорана, фазолона и бутифоса
сохраняются ПДК для каждого вещества в отдельности.
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1 Какое вещество, загрязняющее атмосферу, может разрушить озоновый слой?
А. окислы серы. В. тяжелые металлы. С. окислы азота. D. пыль. Е. окислы углерода.
2 На каком расстоянии от Земли начинается озоновый слой?
А. 20 км.
В. 25 км.
С. 40 км.
D. 10 км.
Е. 24 км.
3 Какое вещество, загрязняющее атмосферу, может вызвать понижение температуры?
А. углекислый газ. В. угарный газ.
С. сероводород.
D. фенол.
Е. пыль.
4 Какое вещество, загрязняющее атмосферу, может вызвать явление "парниковый
эффект"?
А. пыль. В. окислы серы. С. оксилы азота. D. углекислый газ. Е. сероводород.
5 Какое вещество, загрязняющее атмосферу, вызывает фотохимический смог?
А. угарный газ. В. окислы серы. С. окисы углерода. D. окислы азота. Е. сероводород.
6 Какое вещество, загрязняющее атмосферу, может вызвать кислотный дождь?
А. угарный газ.
В. углекислый газ. С. сероводород. D. пыль. Е. окислы серы.
7 Какое вещество, загрязняющее атмосферу, может вызвать повышение температуры и таяние ледников.
А. угарный газ. В. оксилы азота. С. окислы серы. D. углекислый газ. Е. сероводород.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 42 из 44
Практическое занятие 14
Тема: Определение эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде
загрязнением атмосферы
Содержание практического занятия:
1 Организация занятия .Постановка цели и объяснение методики проведения
занятия - 10 мин.
2 Проведение эксперимента - 50 мин.
4.Оформление результатов и написание выводов по теме- 20 мин.
5 Защита выполненной работы -15 мин.
6 Подведение итогов работы-5 мин.
Цель занятия. Освоение методики
и приобретение навыков расчёта экологоэкономического ущерба, наносимого окружающей среде загрязнением атмосферы.
Вопросы для допуска к лабораторной работе:
1 Как проводится укрупненная оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы.
2 Как и кто осуществляет контроль ПДВ и состояния окружающей среды.
Методические рекомендации:
1 Изучите методику расчёта эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей
среде загрязнением атмосферы.
2 Подготовиться к проверке знаний по тестам.
3 Произведите расчет по полученному варианту. Сделайте соответствующие выводы.
Рекомендуемая литература:
1 Скрипникова Л.В. Промшленная экология.- Семипалатинск.,2007.
2 Белов В.С.,Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды,-М.:Высшая школа, 1991, 312с.
3 Григорьева И.Я. Практикум по экологии и устойчивому развитию, - Семипалатинск,2008.
Освоение методики определения интенсивности фотосинтеза по содержанию углерода.
Ход работы:
Воздействие загрязнений на природу, человека, здания и сооружения, сельскохозяйственные угодья и т.п. оценивают величиной экономического ущерба, причиняемого
народному хозяйству загрязнением окружающей среды.
Для предупреждения воздействия загрязнений на атмосферу требуются большие затраты на устройство систем очистки воздуха, на создание санитарно-защитных зон, на удаление источников загрязнения за пределы города и т.п.
Экономическая оценка ущерба Уа (тенге/год), причиняемого годовыми выбросами
загрязнений в атмосферу, для всякого источника определяется по формуле:
Уа = Уа*Ка fa Р
(19)
где уа - константа, численное значение которой принимается по ставкам платежей,
утверждаемых акимами областей по регионам.
Таблица 14 Ставки платы за загрязнение атмосферы по Восточно-Казахстанской области
на 2012-2013 г.г.
Показатели ставок платы
Ставки платы, уа
За выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от
568 тенге/ усл.тонна
стационарных источников
За выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от тепло538 тенге/ усл.тонна
источников (теплоэлектростанции, котельные), обслуживающие население
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 43 из 44
Ка - показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над различными территориями (для территории промышленных предприятий Ка = 4);
Таблица 15 Показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над
различными территориями
Тип загрязняемой территории
Ка
Курорты, санатории, заповедники, заказники
10
Пригородные зоны отдыха, садовые и дачные кооперативы и товарище8
ства
Населенные
места с плотностью населения п чел/га*
(0,1 га/чел.) п
4
Территории промышленных предприятий (включая защитные зоны) и
промышленных узлов
fa - поправка, учитывающая характер рассеивания примеси в атмосфере;
Р - приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, усл.т/год.
Поправку fa определяют в зависимости от скорости оседания частиц:
1. для газообразных примесей и легких мелкодисперсных частиц с очень малой
скоростью оседания (менее 1 см/с) принимают:
fa=
(100/(100 + *Н)) * (4/ (1 + U)) ,
(23)
где Н - геометрическая высота устья источника, м;
U - среднегодовое значение модуля скорости ветра, м/с;
 - безразмерная поправка на тепловой подъем факела выброса в атмосфере, вычисляемая по формуле:
 =1+ ▲Т/ 75
(24)
где ▲T- среднегодовое значение разности температур в устье источника (трубы) и в
окружающей атмосфере;
2. для частиц, оседающих со скоростью от 1 до 20 см/с (сажа, копоть) поправку
определяют по формуле:
fa = ( 1000/60+ *Н)2 * 4/1+U
для частиц, оседающих со скоростью свыше 20 см/с: fa = 10.
Значение приведенной массы Р годового выброса загрязнений в атмосферу из
источника опреде ют по формуле: усл.т
(25)
Р=
Aj*M j;
где А, - показатель относительной опасности (агрессивности) примеси, усл.т/т; Mj масса годового выброса примеси в атмосферу, т/г; п - общее число примесей, вы
брасываемых источником в атмосферу.
А=1/ ПДКс.с
(26)
где ПДКс.с. - предельно допустимая концентрация вредного вещества среднесуточ
ная, мг/м3 При оценке ущерба от выбросов необходимо учитывать все выбрасывае
мые в атмосферу вещества, включая микропримеси.
УМКД 042-14.4.05.1.20.36/03.2013
Ред. №1 от 11. 09.2014
Страница 44 из 44
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1 Кто устанавливает ставки платы за загрязнение ОС?
2 Как называется показатель Ка ?
3 Что учитывает поправка fa ?
4 Как определяется показатель агрессивности вредного вещества?
Лабораторная работа 15
Вторая аттестационная работа –компьютерное тестирование