Структура биогеоценоза. Определение категории экологической опасности предприятия по выбросам в атмосфер. ПР №1-2

1.

МОК(КазГАСА)
факультет строительных технологий, инфраструктуры и
менеджмента
дисциплина: «Основы экологии, безопасности и ЭТ»
Практическая работа № 1-2
тема: Структура биогеоценоза. Определение категории
экологической опасности предприятия по выбросам в атмосферу»
ассоц.профессор Жумагулова Р.Е.
Алматы, 2021

2.

Биогеоценоз, а значит и биосфера состоит из двух составляющих:
– абиотической (биотоп, косной);
– биотической (биоценоз) – сообщества живых организмов, обитающих в
пределах выделенного биотопа (выделенной экосистемы) рис.1.
БИОГЕОЦЕНОЗ
Абиотическая составляющая
Экотоп (биотоп)
Биотическая составляющая
Биоценоз
Литосфера
Гидросфера
Массив горных
Поверхностные воды
пород
Подземные воды
Земная поверхность Атмосферная влага
Почвы
Атмосфера
Атмосферный воздух
Почвенный воздух
Газы, растворенные в воде
Газы в горных породах
Фитоценоз
Микробоценоз
Растительный Микроорганизмы
мир (произ(восстановители)
водители)
Зооценоз
Животный мир
(потребители)
Рис.1. Структура материально-энергетической единицы биосферы
Абиотическая составляющая включает в себя компоненты: литосфера,
гидросфера, атмосфера.
Биотическая составляющая (биоценоз) включает: фитоценоз – растения,
зооценоз
–
животные,
микробоценоз
–
микроорганизмы,
которые
характеризуются особенностями в структуре, функционировании и развитии.

3.

Экологические взаимодействия в экосистеме
В любой экосистеме происходят взаимодействия, под которыми
понимают пищевые (трофические) связи и соотношения компонентов:
фитоценоза
– продуцента (производителя) первичной продукции,
аккумулирующего энегию солнца; зооценоза – консументов, производителей
вторичной продукции, использующих для своей жизнедеятельности энергию,
заключенную в органическом веществе фитоценоза; микробоценоза –
редуцентов (деструкторов) – организмов, живущих за счет энергии мертвого
органического вещества и обеспечивающих его разрушение (минерализацию)
с получением исходных минеральных элементов в виде, удобном для
использования растениями для воспроизводства первичной органической
продукции.
Цепи питания
В экосистемах перенос энергии пищи от ее источника – растений через
ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, и
назы-вается пищевой (трофической) цепью.
По способу питания организмы делят на автотрофные и гетеротрофные.
Автотрофные организмы способны создавать органические вещества из
неорганических, используя энергию Солнца или энергию, освобождающуюся
при химических реакциях. К ним относятся растения – единственные живые
вещества, связывающие жизнь с космосом (продуценты).
Гетеротрофные организмы используют в качестве пищи органическое
ве-щество. В качестве пищи используются живые растения или их плоды,
мертвые остатки растений и животных / 1 /.

4.

Рассмотрим основные звенья и компоненты пищевой трофической цепи
(рис.2), т.е. биологического круговорота:
Солнце (используется только 0,2 % энергии Солнца – на фотосинтез)
Продуценты
Консументы 1 порядка
Консументы 2 порядка
Редуценты (деструкторы)
Минеральные вещества
Рис. 2. Пищевая цепь
1. Первое звено пищевой цепи: продуценты (автотрофные организмы) –
зеленые растения и хемосинтезирующие бактерии, которые в процессе фотосинтеза и хемосинтеза создают органическое вещество – первичную биологическую продукцию. Интересно, что азотфиксирующие бактерии относятся к
про-дуцентам.
2. Второе звено: консументы (гетеротрофные организмы, потребляющие
первичную продукцию – продуценты)
Консументы I порядка – растительноядные животные; консументы II порядка – плотоядные, питающиеся фитофагами и детритофагами (организмами,
питающимися детритом или гумусом); консументы Ш порядка – хищники.
3. Третье звено: редуценты (деструкторы) – организмы, питающиеся
мертвым органическим веществом и разлагающие (минерализующие) органические остатки (бактерии, грибы, микроорганизмы) до простых минеральных
соединений.
Цепи питания можно разделить на 3 типа с участием:
1) хищников;
2) паразитов;
3) сапрофитов (растения, питающиеся органическими веществами
отмерших организмов или выделениями живых).

5.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
ОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ВЫБРОСАМ В
АТМОСФЕРУ
По условию задачи на территории предприятия транспорта находится
один источник горячих выбросов в атмосферу – котельная, работающая на
угле. При сжигании угля в атмосферу выделяются вредные вещества: зола
угля, оксиды азота, диоксид серы, окись углерода.
Категорию опасности предприятия (КОП) рассчитывают по формуле:
n
M i
КОП
i 1 ПДК cc i
где
i
(1.1)
Mi' – масса выброса i-вещества, т/год;
ПДКсс i – среднесуточная ПДК i-вещества, мг/м3;
n – количество загрязняющих веществ;
i – безразмерная константа, зависящая от класса опасности вредного
вещества (табл. 1.1)

6.

Таблица 1.1 - Значение i для веществ различных классов опасности по СН-245-71.
Класс опасности вредного вещества
Безразмерная константа i
1. Чрезвычайно опасные
1,7
2. Высоко опасные
1,3
3. Умеренно опасные
1,0
4. Мало опасные
0,9
Масса выбросов вредных веществ Mi' определяется по следующим формулам.
Количество твердых частиц (зола угля), выделяющихся при сжигании угля
M тв B A р f 1 з , т/год
(1.2)
где B – расход топлива, т/год;
Aр – зольность топлива, %; Карагандинский уголь – 27,6;
f – коэффициент зависящий от конструкции топки (подвижная или
неподвижная решетка, ручная подача и т.п.) рекомендуется для угля f=0,0023;
з – коэффициент улавливания твердых частиц в аппарате очистки, если
аппарата нет, то з=0.

7.

Количество SO2 выделяющегося при сжигании угля:
2 , т/год
M SO 2 0,02 B Sр 1 SO 2 1 SO
(1.3)
где Sр – содержание серы в топливе, %; Карагандинский уголь – 0,8;
SO 2 – доля SO2, связываемых летучей золой; Карагандинский уголь 0,1
2 – доля SO2, улавливаемых в аппарате очистки.
SO
Количество CO:
q4
р
M CO 0,001 B Qн k CO 1 , т/год
100
(1.4)
где Qрн – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; Карагандинский уголь – 21,12
МДж/кг;
kCO – количество CO, образующегося на единицу тепла, выделяющегося при
сгорании, кг/кДж, зависит от типа топки: уголь (неподвижная решетка, ручной заброс) –
1,9;
q4 – потери теплоты, вызванные механической неполнотой сгорания
топлива, зависят от конструкции топки: уголь (неподвижная решетка, ручной
заброс) – 7%;

8.

Количество NO2:
M NO 2 0,001 B Qнр k NO 2 1 , т/год
(1.5)
где – коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов NO2 в результате
технических решений, можно принять равным 0;
k NO2 – количество NO2, образующегося на 1 гДж тепла, кг/гДж зависит от
мощности котельной, для котельных малой мощности можно принять: уголь – 0,2;
Среднесуточная ПДК вредных веществ и класс опасности приведены в таблице 1.2
Таблица 1.2 - Класс опасности и ПДКсс вредных веществ, выделяющихся при
эксплуатации котельной
Вещество
Уголь
SO2
CO
NO2
ПДКсс , мг/м3
0,15
0,05
1
0,04
Класс опасности
3
3
4
2
По величине КОП предприятия делят на четыре категории опасности. Граничные
условия для деления предприятий приведены в таблице 1.3.
На предприятия I категории приходится 60 70% необходимого снижения
выбросов с целью достижения ПДВ от общего снижения по городу, II категории –
30% от общего снижения по городу, I и II категории нуждаются в постоянном
контроле за всей природоохранной деятельностью.

9.

К III категории опасности относятся предприятия со значениями 104 103. На их
долю приходится всего 10 15% общих городских выбросов. На эти предприятия
приходится 5 10% необходимого снижения выбросов с целью достижения ПДВ от
общего снижения по городу.
Для предприятий IV категории практически можно устанавливать нормативы ПДВ
на уровне фактических выбросов.
Таблица 1.3. - Граничные условия для деления предприятий на категории
опасности по значению КОП.
Категория опасности предприятия
Значения КОП
I
II
III
IV
КОП 106
106 > КОП 104
104 > КОП 103
103 > КОП
Для определения категории экологической опасности заданного предприятия
транспорта, необходимо годовые выборы всех вредных веществ, полученные при
расчетах, свести в табл.1.4, далее используя данные таблиц 1.1 и 1.2 рассчитать
i
M i
и сделать вывод по граничным условиям исходя из табл.1.3.
сумму
ПДК сс i

10.

Таблица 1.4 - Расчет КОП
Вещество
Mi', т/год
ПДКсс ,
мг/м3
Класс
опасности
i
M i
ПДК сс i
i
Зола угля
SO2
CO
NOх
КОП
Исходные данные для определения КОП принять согласно таблице 1.5
№
вар.
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Таблица 1.5 - Исходные данные
Высота
Температура оС
Диаметр устья
трубы,
источника
Газа
Воздуха
Н, м
выбросов, D, м
Тг
ТВ
2
20
22
24
26
28
27
25
28
30
32
14
16
18
20
22
24
18
30
31
13
15
17
19
25
29
3
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
245
235
225
215
205
195
185
175
265
155
160
170
180
190
4
12
13
14
15
16
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
12
9
10
11
15
14
17
5
0,4
0,35
0,45
0,32
0,41
0,39
0,37
0,35
0,33
0,36
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,36
0,37
0,38
0,39
Время
работы
котельной,
t, час/год
6
4120
4120
3980
3780
3620
3620
4320
4320
4500
4500
5160
5160
8760
8760
8760
8760
5100
5100
4960
4960
4120
4120
3960
3960
3720
Объём
выбрасыва
емой ГВС,
V1 м3/с
7
4,24
4,17
4,01
3,63
4,75
4,63
4,24
3,97
3,73
3,97
4,11
5,76
5,17
4,96
4,73
4,78
4,44
4,34
4,24
4,14
3,96
4,01
4,12
4,17
4,28
Расход
угля,
Вт, тонн
8
5000
5100
4500
4700
4000
4200
5500
5700
6000
6100
6500
6700
7000
7100
6800
6900
6300
6400
5800
5900
5300
5400
4800
4900
4700