ecology (Лекции по экологии), страница 7

Пусть , при той же мощности, в результате получим график, идущий ниже первого.

Таким образом, если M=const, .

Минимальная высота источника выброса при заданной мощности выброса – это такая высота, при которой .

Расчёт минимальной высоты источника выброса.

а) холодный выброс

Возможны 2 варианта:

1) Если , то расчёт прекращается, и полученное значение H источника выброса считается окончательным.

2) , то по H₁->m₁, считается новая высота ,где и общая итерационная формула имеет вид: Расчет продолжается, пока .

б) горячий выброс

Для горячего выброса первоначальный расчет производится по той же формуле, а затем рассчитывается параметр . Если , то полученное значение считают окончательным и расчет прекращается. Если , то . По найденному значению H=H₁=>m₁,n₁, а затем итерационная процедура m₀=n₀=1. Итерации прекращаются, когда

Контроль и управление качеством воды в водных объектах.

Основным параметром, который используется для контроля и управления качества воды является ПДК.

ПДК – это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на здоровье человека и ограничение любого из видов водопользования.

Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам не только в месте водопользования, но и в т. н. расчетном створе водопользования, который, для проточных водоёмов расположен на 1 км выше по течению от пункта водопользования, а для непроточных водоемов 1 километре по обе стороны от пункта водопользования.

Для воды существует три типа ПДК:

1. ПДК_ХП – хозяйственно-питьевое.

2. ПДК_КБ – культурно-бытовое.

3. ПДК_РХ – рыбохозяйственное.

Практически во всех документах ПДК_ХП=ПДК_КБ>ПДК_РХ. Кроме ПДК, существуют дополнительные требования к составу и свойствам воды. Ограничения накладываются на следующие показатели:

1. Количество взвешенных веществ

2. Количество плавающих примесей

3. Запахи

4. Привкусы

5. Температура

6. Окраска

7. Количество растворённого кислорода

8. Кислотность ( pH)( для нейтральной среды, pH=7)

9. Количество возбудителей заболеваний

Кроме экологических существуют технологические ограничения на сброс сточных вод. По технологическим причинам, запрещается сбрасывать следующие типы сточных вод:

1. Воды, которые с помощью рациональной технологии могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения.

2. Воды, содержащие ценные продукты, которые подлежат утилизации на данном или других предприятиях.(н-р ионы цветных металлов)

3. Воды, содержащие сырье, полупродукты и конечные продукты в количествах, превышающих нормативы технологических потерь.

4. Воды, содержащие вредные вещества, для которых не установлено нормативов ПДК.

5. Воды, которые с учётом их состава и местных условий могут быть использованы для полива в сельском хозяйстве.

Чтобы гарантировать качество воды в месте водопользования и в створе водопользования, для каждого источника сброса по каждому загрязняющему веществу устанавливается предельно допустимый сброс или ПДС.

ПДС – это масса вредного вещества в сточных водах, которую можно сбросить в единицу времени так, чтобы с учётом эффекта суммации, фоновой концентрации и разбавления, концентрации вредного вещества в контрольном пункте не превышала бы ПДК.

Для определения условий спуска сточных вод в водные объекты воспользуемся уравнением смешения сточных вод с природными водами: , где q, Q -соответственно, объемы расхода сточных вод и вод в водотоке. С_с , С_в – соответственно, концентрация вредной примеси в сточных водах и водах водотока. С_ППВ – концентрация вредной примеси перед пунктом водопользования, т.е. в контрольной точке.

- безразмерный коэффициент смешения, зависящий от скорости течения реки, извилистости реки, глубины русла реки и оттого, куда выпускают сточные воды – у берега или в фарватер реки.

Учтём, что С_в= С_ф , а maxC_ППВ=ПДК. При расчете возможны два варианта:

1. Рассматриваются строящиеся предприятия, для которых по проекту известно количество сточных вод.(q=const) и необходимо определить допустимую концентрацию стока С_СТ, т.е. определить, какие очистные сооружения необходимы.

1. Предприятия уже существуют и очистные сооружения уже построены, т.е. С_СТ=const. Надо определить ПДС=qС_СТ.

Контроль загрязнения почв.

Основной нормативный показатель – ПДК. Размерность ПДК для почвы – г/кг, для воды и воздуха г/см³. Различные загрязнители поглощаются из почвы растениями, а затем передаются по трофическим цепям от одного организма к другому и в конце концов попадают в пищу человека, поэтому кроме ПДК нормируются допустимые остаточные количества вредных веществ в продуктах питания. Кроме ПДК в номенклатуру санитарного состояния почв входят следующие показатели:

1. Общее количество аммонийного азота.

2. Общее количество нитратного азота

3. Общее количество хлоридов

4. Общее количество пестицидов

5. Общее количество ионов тяжёлых металлов

6. Общее количество нефти и нефтепродуктов

7. Общее количество канцерогенных веществ

8. Общее количество удобрений

9. Кислотность или показатель рН

10. Количество микроорганизмов по их типам

Экологический мониторинг.

Чтобы по возможности исключить неблагоприятное влияние человека на природу необходимо:

1. Вести текущий учёт изменений в окружающей среде

2. Научиться прогнозировать развитие этих изменений

Кроме этого, необходимо знать, какая именно среда оптимальна для жизни человека. Исходным здесь является понятие качества среды.

Качество среды - это. совокупность параметров, всецело удовлетворяющих как экологической нише человека, так и научно-техническому развитию общества.

Для того, чтобы иметь информацию об изменениях в окружающей среде, надо иметь точку отсчёта, т.е. такие значения фоновых параметров среды, которые не подвергались антропогенному воздействию.

Кроме того, необходимо найти критические т.е. наиболее чувствительные звенья в экосистемах, которые быстрее и точнее всего характеризуют состояние этих систем, а также определить показатели, соответствующие наиболее сильновоздействующим факторам и указывающие на источник такого воздействия. Все эти мероприятия входят в систему экологического мониторинга.

Мониторинг – это система наблюдений за изменениями в состоянии окружающей среды, вызванными антропогенным воздействием, которые позволяют прогнозировать развитие этих изменений.

Экологический мониторинг состоит из нескольких звеньев

I звено:

Глобальный мониторинг, в пределах всей биосферы Земли на основе международного сотрудничества.

Объектами глобального мониторинга являются:

1. Атмосфера,

2. Озоновый экран

3. Гидросфера

4. Растительный покров

5. Почвенный покров

6. Животный мир.

Характеризующие показатели для глобального мониторинга:

1. Радиационный баланс

2. Тепловой баланс

3. Газовый состав атмосферы и ее запыление

4. Загрязнение больших рек и водоёмов

5. Круговорот воды на континентах

6. Глобальные характеристики состояния почв, растительности и животного мира

7. Глобальные балансы углекислого газа и кислорода

8. Крупномасштабные круговороты веществ

II звено: Национальный мониторинг.

III звено: Региональный мониторинг.

Объекты второго и третьего звеньев:

1. Природные экосистемы

2. Агрономические системы

3. Лесные экосистемы

4. Исчезающие виды животных и растений

Характеризующие показатели для этих двух звеньев:

1. Функциональная структура экосистем и её нарушения

2. Популяционное состояние растений и животных

3. Урожайность сельскохозяйственных культур

4. Продуктивность лесонасаждений

IV звено: Локальный мониторинг в пределах отдельного населённого пункта, отдельного предприятия, отдельной популяции живых организмов.

Объектами локального мониторинга являются:

1. Приземный слой воздуха

2. Поверхностные и грунтовые воды

3. Промышленные и бытовые выбросы и сбросы

4. Радиоактивное излучение

5. Отдельные популяции живых организмов

Характеризующие показатели:

1. ПДК_{токс. в-в}

2. Предельно допустимые уровни физического и биологического воздействия

Моделирование в экологии.

Любая экологическая система очень сложна, поэтому изучение ее свойств на самой системе требует существенных затрат времени и средств. Получить полную информацию о системе практически невозможно. В подобных случаях процессы и явления, происходящие в системах, стараются изучать на специально созданных искусственных объектах, которые в той или иной мере отражают свой свойство исходных систем.

Моделирование – это воспроизведение характеристик некоторого объекта на другом объекте, специально созданном для его изучения.

Любая модель проще реального объекта. Она отражает не все его свойства и характеристики, а только те, которые интересны нам в данном исследовании.

Перед тем, как использовать модель для изучения объекта необходимо доказать её подобие или адекватность реальному объекту. Существует много статистических методов такого доказательства.