Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы экологии и энергосбережения», суть понятий «экология» и «энергосбережение»

 

      Решение 

      Зона  активного  загрязнения  для  организованных  источников  высотой Н >10 м представляет собой кольцо между окружностями с внутренним и внешним радиусами r_внутр и r_внеш, которые рассчитываются по формулам  

      r_внутр = 2φ · Н,

      r_внеш = 20φ · Н,

      где Н – высота источника;

            φ – поправка на тепловой подъем факела, которая рассчитывается по формуле

      φ = 1+∆t/75, 

      где ∆t – значение разности температуры выбрасываемой газовоздушной смеси в устье источника и температурой окружающей среды (табл. 1). 

      Подставим в формулы значения и проведем вычисления: 

      –  среднегодовое значение разности температур: 

      ∆t = 110 – 20 = 90° С; 

      –  поправка φ на тепловой подъем факела выбросов в атмосфере: 

      φ = 1+90/75 = 2,2; 

      –  внутренний радиус ЗАЗ равен: 

      r_внутр = 2 · 2,2 · 150 = 660 м; 

      –  внешний радиус ЗАЗ равен: 

      r_внеш =20 · 2,2 · 150 = 6600 м; 

      –  площадь внутреннего круга S_внутр равна 

                         S_внутр = · r²_внутр = 3,14 · 660² = 1 367 784 м²; 

      –  площадь внешнего круга S _{внеш .} равна 

                       S _внеш = · r²_внеш = 3,14 · 6600² = 136 778 400 м²; 

      площадь зоны активного загрязнения равна 

            S _ЗАЗ = 136 778 400 – 1 367 784= 135 410 616 м² = 135 км². 

      Ответ: Площадь зоны активного загрязнения составляет 135 км².

   Расчет  экономической  эффективности  мероприятий  по  защите атмосферы.

      Определяем  экономическую эффективность природоохранных  мероприятий по формуле:

            Е = (Э – З –  С) / К, (4)

где  С –  дополнительные эксплуатационные расходы, р./год;

       К –  единовременные капитальные  вложения, р./год.

       3 –  приведенные затраты на  строительство и внедрение оборудования;

      Э –  предотвращенный  годовой  экономический ущерб после проведения атмосферозащитных мероприятий, который определяется как разность между экономическим ущербом (У₁) до проведения мероприятий и экономическим ущербом (У₂) после их проведения:

                                   Э = У₁ – У₂ .     (5)

     Приведенные затраты (З) на строительство рассчитываются по формуле:

     З = С + Е_н · К,                                                          (6)

где  Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; принимается равным 0,12.

     Расчет  годового экономического ущерба в результате загрязнения атмосферы (У₁) до проведения защитных мероприятий и (У₂) после проведения защитных мероприятий рассчитывается следующим образом:

           У₁ = γ · f · σ · μ₁,                                                       (7)

                У₂ = γ · f · σ · μ₂,                        (8)

где  γ – величина удельного ущерба от одной условной тонны выбросов, р./усл. т  (γ = 2400 р./усл. т);

       f – коэффициент, учитывающий характер и условия рассеивания выброшенных источником примесей;

      σ – коэффициент, учитывающий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха на территориях с различной плотностью и чувствительностью реципиентов;

      μ₁, μ₂ – суммарная масса выбросов загрязняющих веществ, приведенная к единице токсичности, усл. т/год соответственно; (μ₁) до проведения защитных мероприятий и (μ₂) после проведения защитных мероприятий.

     Значение  коэффициента f, учитывающего характер и условия рассеивания примесей, определяется следующим образом:

f  =

,      (9)

где  H – высота источника, м;

      φ – поправка на тепловой  подъем факела выбросов в атмосфере  (φ = 2,2, рассчитывался ранее по  формуле (3);

     U – среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера,

       м/с (дано по условию).

     В данном случае скорость оседания газообразных примесей и легких мелкодисперсных  частиц находится в пределах от 1 до 20 см/с.

     Коэффициент , учитывающий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха (далее коэффициент относительной опасности загрязнения воздуха) определяем по табл. методического пособия: для пригородной зоны отдыха (по условию) равна 8.

     Суммарная масса выбросов загрязняющих веществ, приведенная к единой токсичности, (μ₁) до проведения защитных мероприятий и (μ₂) после проведения защитных мероприятий, определяется по формуле:

μ₁ =                           (10)

μ₂ = ,                        (11)

где N – общее число примесей, содержащихся в выбросах источника (дано по условию);

        A_i –  показатель относительной агрессивности i-го вещества, усл. т/т (значение A_i для каждого вещества дано в табл. методического пособия);

        m₁, m₂ – масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год (дано по условию для каждого вещества). m₁ – до установки систем очистки, m₂ – после установки систем очистки.

     Расчитываем:

     μ₁ =

= 40 000 · 4,64 + 30 000 · 16,5 + 30 000 · 16,5 =

     = 185 600 + 495 000+ 495 000= 1 175 600 (усл. т/т);

     μ₂ =

= 10 000 · 4,64 + 10 000 · 16,5 + 8 000 · 16,5 =

     = 46 400 + 165 000 + 132 000= 343 400 (усл. т/т);

f =

= ;

У₁= γ · f · σ · μ₁= 2400 · 2,135 · 8 · 1 175 600 = 48 190 195 200.

У₂= γ · f · σ · μ₂ = 2400 · 2,135 · 8 · 343 400 = 14 076 652 800. 

Э = У₁ – У₂ = 48 190 195 200 – 14 076 652 800= 34 113 542 400. 

З = С + Е_н · К = 30 000 000 + 0,12 · 400 000 000 = 78 000 000 р./г). 

Вывод: при  Е Е_н (85,01 > 0,12) делаем заключение об эффективности внедрения воздухозащитных мероприятий. 
 
 
 
 
 
 

      VI. Рассчитать: а) потери продуктивности леса; б) затраты на воспроизводство кислорода для сжигания  1 т органического топлива, используя данные таблицы 1 и таблицы 2:

Таблица  1

                                                                    

Показатель	Значение
Кол-во выделенного кислорода, т/год	4,5
Затраты на лесопосадки, р./га, х∙103	200
Эффективность леса, р./га, год	1329 · 103
Расход  О2 при сжигании, т	1,51
Затраты на освоение,  р. х·106	2,5
Плата за кредит, р.	35
Потери  урожайности, р. х∙105	5,3
Затраты на воспр. с/х продукции, р.	1,1
Коэффициент ценности древесины	1,5
Доп. затраты  на воспроизводство О2, р. х∙103	34

 
 

Эффективность лесных ресурсов                    Таблица  2 

Показатель  величины эффекта	Данные
Пылезащитная  оценка леса, р./га, год, х∙103	9
Ежегодная стоимость прод., р./га, год, х∙103	1249
Производительность  труда, р./га, год, х∙103	15
Объем прироста древесины, м3/га, х∙103	8
Себестоим. древесины, р./м3	7
Площадь пораженной территории, по годам тыс.га (по рисунку 1)	1999

 
 

       

 

       Рис. 1 Динамика площади пораженных лесов, га. 

      Решение 

     1. Расчет потерь продуктивности  леса (П_пр), производится исходя из ключевых параметров (данные для расчета взять из таблицы «Эффективность лесных ресурсов» и из рис. 1 «Динамика площади поражения лесов» согласно своему варианту по формуле 

     П_пр = Э_л · S, 

где Э_л – эффективность лесных ресурсов;

     S – площадь лесных ресурсов, подвергшихся загрязнению.

                 Эффективность лесных ресурсов  рассчитывается по формуле 

     Э_л = Э_пз + С_пр + К_у + К_пд , 

где Э_пз – величина эффекта от пылезадерживающей способности леса;

     С_пр – величина стоимости ежегодно получаемой продукции леса;

К_у – коэффициент увеличения производительности труда от рекреационных ресурсов;

     К_пд – коэффициент прироста древесины. 

     К_пд = V · C, 

где V – объем прироста древесины;

   С – себестоимость единицы объема древесины.

      Подставим в формулы значения  и проведем вычисления.

     Показатель  прироста древесины: 

             К_пд = 8000 · 7 = 56000 р./га.

     Эффективность лесных ресурсов:

            Э_л =9 · 10³ + 1 249 · 10³ + 15 · 10³ + 56 · 10³ = 1329 · 10³ р./га. 

     Площадь лесных ресурсов, подвергшихся загрязнению (S):

            S = 1000 + 2500 + 7000 = 10500 га. 

     Потери  продуктивности леса:

           П_пр = 1329 · 10³ · 10,5 · 10³ = 13 954,5 · 10⁶ = 13,9545 млрд р. 

          Ответ: Потери продуктивности леса составляют 13,9545 млрд р. 

     2. В общем случае определение  затрат на воспроизводство кислорода  для сжигания 1 т органического  топлива произведем по формуле: