Praktukum_ekologiya

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічнийуніверситет нафти і газу

Кафедра екології

Зоріна Н.О., Стельмахович Г.Д.

ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

ПРАКТИКУМдля студентів напряму підготовки6.050304 – Нафтогазова справа

Рекомендовано методичною радою університету

Івано-Франківськ2010

МВ 02070855 – 2814 – 2010 Зоріна Н.О., Стельмахович Г.Д. Основи екології:

Практикум. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010 – 36 с.В практикумі розглянуто актуальні проблеми охорони

навколишнього середовища, які виникають при видобуванні нафти і газу, будівництві та експлуатації основних об’єктів в нафтовій і газовій промисловості.

Розроблений у відповідності з робочою програмою та навчальним планом для студентів напряму підготовки 6.050304 – Нафтогазова справа.

Може бути використані студентами денної та заочної форм навчання.

Рецензент: завідувач кафедри безпеки життєдіяльностідоктор технічних наук, професор Семчук Я.М.

Рекомендовано методичною радою університету(Протокол № 4 від 18.02.2010 р.)

© Зоріна Н.О., Стельмахович Г.Д., 2010 © ІФНТУНГ, 2010

ЗМІСТ

Практична робота № 1. Основні структурні

підрозділи екологічної системи………………………..

4

Практична робота № 2. Забруднення атмосфери.

Розрахунок концентрації шкідливих речовин в

атмосферному повітрі………………………………….. 11

Практична робота № 3. Нафта і довкілля…………….. 24

Практична робота № 4. Екологічна економіка.

Розрахунок економічних збитків від забруднення

водних ресурсів………………………………………… 31

Перелік посилань на джерела…………………………. 35

3

Практична робота № 1ОСНОВНІ СТРУКТУРНІ ПІДРОЗДІЛИ

ЕКОЛОГІЧНОЇ СИСТЕМИ Обсяг часу: 4години.Мета: Ознайомитись з внутрішньою структурою

екосистеми, її основними складовими (компонентами), їх внутрішньою будовою та функціонуванням.

План:1.1 Теоретична частина1.2 Практичне завдання1.3 Питання для самоконтролю.Максимальна кількість балів: 10.

1.1 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНАВизначення і внутрішня будова

природно-антропогенної геосистеми (ПАГС)Під геосистемами розуміють частинки географічної

оболонки Землі, які обмежені природними кордонами і яким притаманна єдність природних, виробничих і суспільних процесів, що відбуваються в геосистемі. Географічна оболонка Землі - це поле діяльності людини. Вона охоплює атмосферу, гідросферу, поверхню Землі з її рельєфом, ґрунтовим і рослинним покривом, тваринним світом і проникає у літосферу на глибину найглибших шахт (4 км) і свердловин (12 км). Таким чином, географічна оболонка сягає від 200-300 км над поверхнею Землі і до 10-12 км на глибину. Геосистема тільки до початку активної діяльності людей складалась з природних компонентів і була природно-територіальним комплексом (ПТК). А вже з неоліту (5-6 тис. років до н.е.), коли з'явилось рільництво і первісна металургія, люди почали активно впливати на оточуючу їх природу і тому ПТК поступово перетворились у природно-антропогенні геосистеми (ПАГС).

4

Таким чином, вивчаючи екологію якоїсь території, ми маємо справу з складно побудованою ієрархією різнопорядкових ПАГС. Екологічний стан ПАГС будь-якого порядку від біосфери Землі, чи континенту або океану, до маленького озера чи якоїсь балки в степу буде визначатись складною взаємодією її абіотичних, біотичних і соціальних компонентів або взаємодією підсистем геосфери, біотосфери і соціосфери у системі ПАГС. Усі ці сфери вкладені одна в одну, взаємно проникають і взаємодіють між собою.

Розглянемо основні компоненти природно-антропогенної геосистеми (ПАГС) . Її основні частини (рис. 1.1):

1 Геосфера 2 Біотосфера3 Соціосфера.

Рисунок 1.1 – Природно антропогенна геосистема5

ГеосфераГеосфера (абіотичні компоненти). Складається з таких

компонентів:ЛітосфераВ екології літосфера - це геологічне середовище, яке

охоплює підземну сферу діяльності людей від поверхні до глибоких шахт (4 км) і надглибоких свердловин (10-12 км). Екологія літосфери - це вплив геологічної основи на діяльність людей, і навпаки. Це інженерно-геологічні умови будівництва, це охорона надр, раціональне використання мінерально-сировинних ресурсів, підземного середовища шахтами, кар'єрами, свердловинами та іншими виробками, це проблема захоронення твердих, рідких, токсичних, радіоактивних та інших шкідливих відходів, це вплив родовищ корисних копалин через поверхневі геохімічні аномалії на природне середовище.

Геофізична сфераГеофізсфери поєднують цілий комплекс геофізичних

полів, які пов'язані з Космосом і динамікою надр Землі: гравітаційне, магнітне, теплове, електричне, сейсмічне, радіаційне, геопатогенне та ін. Ці поля впливають на здоров'я людей і є істотними факторами екологічного стану тієї чи іншої території. Геофізсфери утворюють складну систему, яка ще майже не вивчена з позицій екології. Найбільш складним є геопатогенне поле, яке ще не визнане офіційною наукою, але від того, що ми чогось не знаємо, воно не перестає існувати.

ГеоморфосфераГеоморфосфера охоплює тоненьку «плівку» на контакті

літосфери і атмосфери і відповідає рельєфу земної поверхні.Рельєф Землі - це дуже важливий для людини життєвий

простір, це територіальний ресурс. Екологія геоморфосфери - це сучасний стан поверхні Землі як територіального ресурсу, це порушення її зсувами, селями, ерозією, карстовими і суфозійними просадками, гравітаційними обвалами, провалами, осипаннями та ін.

6

ГідросфераГідросфера – це водні ресурси, які включають

поверхневі, ґрунтові та підземні води від поверхні і до глибини 10-12 км, тобто в межах геологічного середовища, куди сягає людська діяльність. Екологія гідросфери вивчає динаміку, хімічний склад, забруднення водних ресурсів, їх охорону, раціональне використання і методи очистки.

Атмосфера є зовнішньою газовою оболонкою Землі, що сягає від її поверхні в космічний простір приблизно на 3 000 км. Атмосфера має дуже велике екологічне значення. Вона: захищає всі живі організми Землі від згубного впливу космічних випромінювань і ударів метеоритів, регулює сезонні температурні коливання, врівноважує й вирівнює добові.

Біотосфера – це біота, яка складається з таких компонентів:

1 ФітосфераФітосфера, або рослинний покрив суші Землі, є основою

забезпечення життєдіяльності тваринного світу і людей. Природний рослинний світ і агрокультури в значній мірі забруднені, що дуже небезпечно для тварин і людей.

2 ЗоосфераЗоосфера - це вся та жива маса тваринного світу, що

існує на суші і у водах Світового океану. Вищі тварини знаходяться на вершині трофічної піраміди, яка забезпечує людей їжею. В останні роки значно зросла кількість випадків токсикозу тварин важкими металами, пестицидами, нафтопродуктами та іншими забруднювачами.

ПедосфераАбіоту і біоту поєднує педосфера – ґрунтовий покрив,

який займає проміжне положення між неживою і живою природою.

7

Педосфера – ґрунтовий покрив – дуже істотний компонент геосистеми. Він впливає на фіто- і зоосфери, а також, в значній мірі на господарську діяльність людей. Екологія педосфери вивчає екологічний стан земельних ресурсів, деградацію ґрунтів під впливом ерозії, виносу гумусу та інших складових ґрунту, забруднення їх мінеральними добривами, пестицидами, радіонуклідами, важкими металами.

СоціосфераДемосфера об'єднує всю спільність людей на Землі з їх

фізичним і психічним станом, а також захворюваннями в залежності від екологічних чинників, санітарно-гігієнічного та медико-біологічного стану тої чи іншої території, віку людини, професійних умов праці.

Здоров'я людини, за даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, залежить на:

- 50% від соціальних умов, - на 20% від екології, - на 20% від генетики, - на 10% від рівня медичного обслуговування.

І хоч частка екології, в середньому, невелика (лише 20%), в деяких районах вона вже зросла більше як наполовину і в подальшому буде зростати досить істотно. Тому екологія демосфери - це одна з найважливіших задач цієї науки. Всі інші компоненти ПАГС вивчаються з метою поліпшення екологічних умов для людини, збереження її здоров'я, забезпечення передачі нормальної генетичної інформації наступним поколінням.

Техносфера – це все те, що людина створила на Землі за сотні тисячоліть своєї діяльності: народногосподарський комплекс з заводами і фабриками, транспортними артеріями і водосховищами, мільйонами гектарів розораних земель і т.п.

8

Це також мільярди тон твердих промислових і побутових відходів, сотні мільйонів кубометрів забруднених скидів у ріки та моря, небезпечних викидів у повітря, це теплове, шумове, радіаційне, електромагнітне забруднення навколишнього середовища, одним словом, - це все те, що створено людиною і що тепер повернулося проти неї, її здоров'я, її спадкоємності, її життя, та існування як біологічного виду на Землі.

Щоб визначити екологічний стан тієї чи іншої природно-технічної системи, зробити прогноз її подальшого розвитку, запобігти негативним наслідкам її впливу на людей необхідно вивчити динаміку природних змін всіх вищезазначених компонентів та вплив на них антропогенних чинників.

1.2 ПРАКТИЧНЕ ЗАВДАННЯ

Програма виконання завдання:Користуючись опублікованими роботами вихідних

матеріалів накреслити схему структурних підрозділів екологічної системи, дати визначення кожному із 10 складників екосистеми, вибрати свій варіант подальшого виконання практичного завдання і вже у відповідності до варіанту виконувати завдання.

Варіанти виконання роботи:

1.Загальні відомості про природні умови України.2. Географічне положення України.3. Клімат України.4. Еволюція людини.5. Вчення В.І.Вернадського про ноосферу та його

розвиток в сучасній екології.6. Мінерально-сировинні ресурси Карпатського регіону.7. Видатні природознавці які зробили істотний вклад у

розвиток екології.9

8. Природні ресурси Землі: біологічні, мінеральні, енергетичні, кліматичні,

9. Екологічна освіта.10. Антропогенні катастрофи.11. Природні катастрофи.12. Нова філософія життя.

Кожний студент виконує свій варіант практичного заняття.

1.3 ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1 Що ми розуміємо під геосистемами?2 Що таке географічна оболонка Землі?3 Що таке ПТК і ПАГС4 Що таке біотичне середовище? 5 Що таке абіотичне середовище? 6 Що таке антропогенне середовище? 7 З яких основних частин складається ПАГС ? 8 З яких основних абіотичних компонентів складається

геосфера ?9 З яких основних біотичних компонентів складається

геосфера ?10 Що таке педосфера ?11 Що ви можете розказати про таку частину ПАГС, як

соціосфера.

10

Практична робота № 2ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ.

РОЗРАХУНОК КОНЦЕНТРАЦІЇ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ

Обсяг часу: 4години.Мета: Вивчення структури атмосфери Землі, хімічного

складу атмосферного повітря, основних забруднювачів атмосферного повітря та освоєння студентами методики оцінки концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі.


2.1 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Будова та склад атмосфери ЗемліМаса атмосфери нашої планети дуже мала - всього лише

одна мільйонна маси Землі. Проте її роль у природних процесах біосфери величезна. Наявність навколо земної кулі атмосфери визначає загальний тепловий режим поверхні нашої планети, захищає її від шкідливих космічного та ультрафіолетового випромінювань. Циркуляція атмосфери впливає на місцеві кліматичні умови, а через них - на режим річок, ґрунтово-рослинний покрив і на процеси рельефоутворення. Аналіз спостережень із штучних супутників і даних, одержаних за допомогою геофізичних ракет, показала, що верхня межа атмосфери проходить не на висоті 1000-1300 км, як вважали раніше, а на висоті 2000-3000 км. Основні фізичні характеристики атмосфери - температура, тиск і густина. Значення цих величин неоднакові в різних ділянках атмосфери і безперервно змінюються.

11

Міжнародним геофізичним і геодезичним союзом у 1951 р. прийнятий поділ атмосфери на шари за температурною ознакою (таблиця 2.1).

Таблиця 2.1 - Будова атмосфериНазва шару Середня висота (в

км)Тропосфера 0-11Стратосфера 11-40Мезосфера 40-80Термосфера 80-300Екзосфера 300 і більше

Під час вивчення електричних властивостей високих шарів атмосфери ці шари (мезосфера, термосфера, екзосфера) називають іоносферою. Іоносфера - область складних внутрішньоатомних і внутрішньомолекулярних процесів.

Найнижчий і найбільш вивчений шар - тропосфера - майже зовсім прозорий щодо сонячної коротко-хвильової радіації, але водяна пара, яка знаходиться в ній та вуглекислий газ сильно поглинають двохвильову радіацію поверхні Землі. Тому тропосфера нагрівається від поверхні землі, що викликає закономірне зниження температури з висотою (6-6,5) 0С на кілометр і вертикальне переміщення повітря, а отже, утворення хмарності та опадів. Висота тропосфери в різних широтах неоднакова (7-10 км над полюсами та до 16-18 км над екватором).

Другий шар атмосфери - стратосферу - характеризує відсутність звичайної хмарності та вертикальних переміщень, повітря, проте горизонтальні переміщення повітря - вітри - досягають у ній значно більших швидкостей, ніж у тропосфері.

Температура стратосфери постійна, але має різні значення над різними широтами (над середніми широтами рівна (-60, -65) 0С.

12

Стабільність температури зберігається до висоти 35-40 км, далі швидко зростає, досягаючи в мезосфері на висоті приблизно 50-60 км максимуму, близько 0 °С. Потім температура знову знижується і в нижній межі термосфери сягає -60 °С., а інколи і -90 °С.

Такий розподіл температури обумовлений наявністю в атмосфері озону, розсіяний шар якого тягнеться від поверхні землі до висоти приблизно в 60 км. Вміст озону в атмосфері дуже маленький - кілька мільйонних часток відсотка.

У наступних шарах атмосфери - термосфері та екзосфері - температура з висотою знову зростає, що, мабуть, пояснюється іонізацією молекул газу ультрафіолетовим і корпускулярним випромінюванням Сонця. На висоті 200 км температура дорівнює 800-1000 0С, на висоті 400 км вона досягає 1500 °С і далі продовжує збільшуватися до 2000-3000 °С.

Великі швидкості молекул газів зовнішньої частини атмосфери (екзосфери) - причина розсіювання, хоча й повільного, молекул повітря в міжпланетний простір, причому швидше розсіюються молекули легких газів - водню і гелію.

Сучасний газовий склад атмосфери - результат тривалого історичного розвитку Землі. Це газова суміш двох основних компонентів - азоту (78,09%) та кисню (20,95%). У нормі в ньому знаходяться також аргон (0,93%), вуглекислий газ (0,03 %) і незначна кількість інертних газів (неон, гелій, криптон, ксенон), аміаку, метану, озону, двооксидів сірки та інших газів. Поряд із газами в атмосфері знаходяться тверді частки, які надходять з поверхні Землі (наприклад, продукти згорання, вулканічної діяльності, частки ґрунту) та з космосу (космічний пил), а також різні продукти рослинного, тваринного чи мікробного походження. Крім цього, важливу роль в атмосфері відіграє водяна пара.

Озоновий шар, як екран, надійно захищає поверхню Землі від ультрафіолетової радіації, згубної для живих організмів.

13

Забруднення атмосферного повітряЗабруднення атмосфери – це будь-яка зміна складу і

властивостей повітря, що негативно впливає на здоров’я людей та тварин, стан рослинного покриву та екосистеми.

Забруднення атмосфери може бути природнім і штучним (антропогенним) (таблиця 2.2).

Таблиця 2.2 – Класифікація видів забруднень атмосферного повітря

Природне забруднення Штучне забруднення1 вулканічна діяльність2 вивітрювання гірських порід

1 Газоподібні речовини: CO2 , SO2 ,

NOX, , Озон3 вітрова ерозія4 пилок квіткових рослин5 дим від лісових і степових пожеж;

2рідкі речовини: кислоти, луги, розчини солей;

6 домішки, які надходять з природних джерел, а саме, пил космічного, пил вулканічного, рослинного походження, продукти ерозії ґрунту, тумани, гази вулканічного походження.

3тверді речовини: канцерогенні речовини, свинець та його сполуки, ртуть, кадмій, органічний і неорганічний пил, сажа, смолянисті речовини.

До головних підприємств - забруднювачів атмосферного повітря, належать: підприємства теплоенергетики, металургійного комплексу, нафтовидобувна і нафтохімічна промисловість, автотранспорт, підприємства, які виготовляють будматеріали та інші.

14

Глобальні наслідки забруднення атмосферного повітря

Різні негативні зміни атмосфери Землі пов’язані головним чином із змінами концентрації другорядних компонентів атмосферного повітря.

Нафтопереробна і нафтохімічна промисловість є джерелом таких забруднювачів атмосфери: сірководню, сірчистого ангідриду, окису вуглецю, аміаку, вуглеводнів, у тому числі бенз(а)пірену.

Теплові електростанції. Забруднюють атмосферу викидами, що містять сірчистий ангідрид, двоокис сірки, окисли азоту, сажу, яка є носієм смолистих речовин, пил і золу, що містять солі важких металів.

Комбінати чорної металургії, що включають доменне, сталеплавильне, прокатне виробництва, гірничорудні цехи, агломераційні фабрики, заводи коксохімічні та по переробці відходів основних виробництв, теплоенергетичні установки. Викиди в атмосферу містять оксид вуглецю, сірчистий ангідрид, пил, окисли азоту, сірководень, аміак, сірковуглець, аерозолі хрому і марганцю, бензол, фенол, піридин, нафталан.

Кольорова металургія - забруднює атмосферу сполуками фтору, кольорових і важких металів (часто у вигляді аерозолів), парами ртуті, сірчистим ангідридом, окислами азоту, окислом вуглецю, поліметалічним пилом, смолистими речовинами, вуглеводнями, що містять бенз(а)пірен,

Машинобудування і металообробка. Викиди в атмосферу підприємств цього профілю містять аерозолі сполук кольорових і важких металів, зокрема, пари ртуті, та органічних розчинників,

Підприємства неорганічної хімії. Викиди в атмосферу містять окисли сірки й азоту, сірководень, аміак, сполуки фосфору, вільний хлор, оксид вуглецю.

15

Підприємства органічної хімії викидають в атмосферу великої кількості органічних речовин, що мають складний хімічний склад, соляної кислоти, сполук важких металів, сажі й пилу.

Підприємства по виробництву будівельних матеріалів. Забруднюють атмосферу пилом, що містить сполуки важких металів, фтору, двоокису кремнію, азбесту, гіпсу, тонкодисперсним скляним пилом.

Хімічне забруднення атмосфери автотранспортом. Важливим фактором, який визначає географію хімічного забруднення середовища, є автотранспорт. Причому географічні закономірності поширення забруднювачів, які від нього надходять, дуже складні і визначаються не тільки конфігурацією мережі автомагістралей та інтенсивністю переміщення ними автотранспорту, але й великою кількістю перехресть, де транспорт працює на перемінних режимах. Кількість моторизованого транспорту в усьому світі складає 630 млн. одиниць і вона ймовірно подвоїться в наступні 20 або З0 років. Наприклад, у США знаходиться в користуванні 40 млн. автомобілів, у Франції - 24 млн., у тому числі тільки в Парижі та його передмістях - 3,2 млн. У Західній Європі в середньому на два жителя припадає один автомобіль.

Забруднення навколишнього середовища автотранспортом - одне за найбільш небезпечних для здоров'я людини, бо вихлопні гази надходять у приземний шар повітря, звідки утруднення їх розсіювання; до того ж будинки жилих кварталів, які знаходяться поряд з автомагістралями, є свого роду екраном для вловлювання забруднювачів. У складі відпрацьованих газів автомобілів найбільшу питому вагу за об'ємом мають - монооксид вуглецю (0,5-10%), оксиди азоту (до 0,8%), неспалені вуглеводні (0,2-3,0%); альдегіди (до 0,2%) та сажа. В абсолютних величинах на 1000 л палива карбюраторний двигун викидає з вихлопними та картерними газами: 200 кг монооксиду вуглецю, 25 кг вуглеводнів, 20 кг оксидів азоту, 1 кг сажі, 1 кг сірчистих сполук.

16

Екологічний ефект впливу на здоров'я людини забруднення, пов'язаного з автотранспортом, залежить від складу забруднювачів. Останнє визначається не просто шириною завантажених автомагістралей, але й близькістю до них жилих будинків. Обстеження 5226 дітей у віці 1-5 років, проведене в Ньюарці (США), показало, що в 10,8% дітей, які живуть уздовж доріг з інтенсивним автомобільним рухом, вміст свинцю в крові досягав 60 мкг% і більше (при нормі 40 мкг%). У 30 м від цих доріг підвищений порівняно з нормою вміст свинцю відмічався у 8,1% дітей, а на відстані 60 м тільки в 4,7%.

Вважається, що через вихлопні гази щорічно помирають тисячі людей (в одній Великобританії, за підрахунками, щорічно помирає 11000 чоловік), а збитки, які завдаються навколишньому середовищу, складають мільярди доларів.

За іншими підрахунками, від 15 до 18 млн. дітей у країнах. що розвиваються, страждають через високий вміст свинцю у крові. В Індії, наприклад, установили, що між розумовими здібностями дітей і кількістю свинцю, який вони поглинають з повітрям, існує зв'язок. Розумові здібності знижуються, оскільки свинець при тривалому впливі отруює і руйнує мозок. Джерелом свинцю є етилований бензин.

Крім свинцю, в атмосферне повітря з вихлопними газами надходять такі отруйні речовини, як чадний газ (монооксид вуглецю), оксиди азоту й сірки, бенз(а)пірен, озон. Вони викликають захворювання верхніх дихальних шляхів, серцево-судинної системи, різні онкопатології. Всередині машини рівень забрудненості, в три рази вищий, ніж ззовні. Тривале вдихання парів бензину викликає рак легенів

Забруднення атмосферного повітря має негативні наслідки, перш за все, виникла проблема техногенного перегрівання атмосфери – парниковий ефект, який пов'язаний з накопиченням в атмосфері так званих парникових газів: вуглекислий газ, метан, хлор, фтор, вуглеводні сполуки, озон, оксиди азоту.

17

Заходи боротьби із забрудненням атмосферного повітря

• Архітектурно-планувальні - це правильне взаємне розміщення джерел викидів і житлової забудови: з урахуванням напрямку вітру, облаштування навколо промислових підприємств зелених зон.

• Техніко-технологічні заходи очистки викидів: є різні методи очистки викидів від твердих, рідких, газоподібних домішок. Для очищення газів від твердих і рідких часток використовують технології сухої, інерційної очистки газів, мокрої очистки газів, фільтрації, електростатичного осадження.

• Інженерно-організаційні - спрямовані на зниження інтенсивності руху автотранспорту (об’їзні і окружні дороги навколо міст і населених пунктів), збільшення висоти димових труб.

• Організація санітарно-захисних зон. ССЗ – смуга, яка відділяє джерело промислового забруднення від житлових або громадських будівель для захисту населення від викидів пилу, або інших видів забруднення середовища.

• Екологізація виробництв - впровадження безвідходних та маловідходних технологій.


Методика оцінки концентрацій шкідливих речовин в атмосферному повітрі

Забруднюючі речовини в атмосферному повітрі на повинні перевищувати ГДК.

ГДК (граничнодопустима концентрація) полютанта – це такий його вміст у природному середовищі(ґрунті, воді, повітрі), який не знижує працездатність та самопочуття людей, не їхньому здоров’ю та не викликає негативних наслідків у нащадків.

18

Максимально разова ГДК викликає рефлекторні реакції у людей (запах, тепло, світло), внаслідок 20-ти хвилинної дії на людину.

Середньо добова ГДК не має шкідливого впливу на людину у разі тривалої дії.

При наявності в повітрі кількох забруднювачів їх сумарна концентрація не повинна перевищувати 1 (одиницю), що можна розрахувати за формулою:

, (2.1)

де С1 ,С2, С3,…Сn – фактична концентрація полютантів, мг/м3

ГДК1 ,ГДК2, ГДК3, ГДКn – їх відповідні граничні концентрації, мг/м3

Для об’єктів, що забруднюють атмосферне повітря, розраховують і встановлюють норму гранично допустимих викидів (ГДВ).

ГДВ – це така кількість шкідливих речовин, яка не повинна перевищуватись під час викиду в повітря за одиницю часу, щоб концентрація порлютантів в повітрі на межі ССЗ (санітарно-захисної зони) не була вищою ГДК.

ССЗ – це ділянки землі, яку відводять під зелені насадження навкого народно господарського об’єкту, з метою зменшення шкідливого впливу його на людей.

Приклади розрахунків за формулою (2.1):

ГДК ацетону=0,35 мг/м3 С1=0,7 мг/м3

19

ГДК кселолу=0,2 мг/м3 С2=0,2 мг/м3

ГДК толуолу=0,6 мг/м3 С3=0,12 мг/м3

Висновок: сумарна концентрація забруднювачів перевищує 1, що свідчить про те, що викиди в атмосферне повітря великі, і тому потрібно впровадити заходи про зменшення викидів в атмосферу

Варіанти виконання розрахункової роботиКожен студент виконує один із 25 варіантів

1С1 +С3+С5+С7+С9

2С2 +С4+С6+С8+С10

3С3 +С5+С7+С9+С11

4С4 +С6+С8+С10+С12

5С5 +С7+С9+С11+С13

6С6+С8+С10+С12+С14

7С7+С9+С11+С13+С15

8С8+С10+С12+С14+С16

9С9+С11+С13+С15+С17

10 С10+С12+С14+С16+С18

11 С11+С13+С15+С17+С19

12 С12 +С14+С16+С18+С20

13 С13 +С15+С17+С19+С21

14 С14 +С16+С18+С20+С22

20

15С5+С17+С19+С21+С23

16С16+С18+С20+С22+С24

17С17+С19+С21+С23+С25

18С18 +С20+С22+С24+С1

19С19 +С21+С23+С25+С2

20С20 +С22+С24+С1+С3

21С21 +С23+С25+С2+С4

22 С22 +С24+С1+С3+С5

23 С23 +С25+С2+С4+С6

24 С24 +С1+С3+С5+С7

25 С25 +С2+С4+С6+С8

Таблиця 2.3 – Перелік речовин для виконання роботи

№№ч/ч

речовина ГДК С

1 2 3 41 Оксид вуглецю 5 11,22 Оксид сірки 0,5 0,833 Діоксид азоту 0,085 0,344 Пил неорганічний 0,5 3,25 Бензин 5,0 3,46 Толуол 0,6 1,47 Ксилол 0,2 1,08 Ацетон 0,35 0,089 Формальдегід 0,035 0,0410 Хлор 0,1 0,0211 Водень хлористий 0,2 0,0712 Вінілхлорид 0,005 0,001

21

Закінчення таблиці 2.31 2 3 4

13 Синтетичні жирні кислоти

0,1 0,02

14 Аміак 0,05 0,00715 Нафта та

нафтопродукти0,05 0,001

16 Фенол 0,001 0,00317 Хлориди 0,03 0,0418 Фтор-іон 0,003 0,0219 Ацетон 0,35 0,00320 Аміак(1) 0,05 0,00321 Діоксид сірки 0,5 0,722 Формальдегід(1) 0,035 0,07123 Фенол 0,001 0,000324 Бензин(1) 5,0 0,4525 Вінілхлорид(1) 0,005 0,007


1 Екологічний стан атмосферного повітря в Івано-Франківській області

2 Екологічний стан атмосферного повітря в м. Івано-Франківськ

3 Природні джерела забруднення атмосферного повітря4 Смог5 Кислотні дощі6 Тютюновий дим7 Парниковий ефект8 Проблеми озонових дір9 Шляхи захисту озонового шару10 Ліс та атмосферне повітря

2211 Механічні методи очищення атмосферного повітря на

підприємствах12 Хімічні методи очищення атмосферного повітря

13 Транскордонні перенесення14 Ядерна зима та ядерна ніч15 Забруднення космічного простору16 Хімічні перетворення забруднювачів в атмосферному

повітрі17 Гранично допустимий викид18 Законодавство України та охорона атмосферного

повітря19 Моніторинг атмосферного повітря20 Здоров’я людини та атмосферне повітря.

23Практична робота № 3НАФТА І ДОВКІЛЛЯ

Обсяг часу: 4години.Мета: ознайомити з факторами, небезпечними для

довкілля та здоров'я людини, які супроводжують добування та переробку нафти на всіх етапах, навчитися кількісно оцінювати технологічні параметри нафтопереробного підприємства.



У процесі нафторозвідки на материку чи на континентальному шельфі, є ризик того, що витікання нафти вийде з-під контролю. Це може привести до утворення значних і тривалих нафтових "плям", дуже шкідливих для морського довкілля. Ікстоцський фонтан 1979 р у Мексиканській затоці є тому прикладом. Відновлення контролю за фонтануючою нафтою потребує значного часу та часто вимагає буріння похилої свердловини для зупинення потоку нафти. Ця ситуація надзвичайно ускладнюється в північних районах, де утворення та рух крижин може суттєво перешкодити, навіть зовсім завадити бурінню додаткових свердловин.

Характер впливу всіх стадій — від добування до спалювання нафтопродуктів — на навколишнє середовище можна зрозуміти із даних таблиці 3.1.

24Таблиця 3.1 – Вплив нафти на навколишнє середовище

Довкілля Операції з енергієюрозвідка добування, транспорту- використання

виробництво, переробка

вання та зберігання

Атмо-сфера

викиди Н2S та вуглевод-нів як результат аварії

викиди нафтопере-робного підприємства SO2, H2S, СО2, NОХ, та вуглеводнів

– викиди SО2, CO2, та вуглеводнів

Гідро-сфера

прориви та витоки з бурових колон, що спричиняють до нафтового забруднен-ня

прориви та витоки, забруднення розсолами та буровими розчинами, стоки нафтопереробки

аварії танкерів, що проводять до нафтового забруднення

забруднення ґрунтових вод через течї у резервуарах

Літо-сфера

прориви та витоки на ґрунт

прориви та витоки, мазутні відходи

порушення та витоки з трубопроводів

поховання нафти

Вплив на людину

порушує звичайний стиль життя

заважає лову риби заважає лову риби або використанню ґрунту, порушує звичайний стиль життя.

вуглеводні та поліциклічні ароматичні вуг-леводні з дви-гунів внутріш-нього згорання

Нафтові плями можуть призводити до загибелі птахів, забруднюють берегову смугу (пляжі), що спричинює до значних негативних наслідків щодо прибережних та припливно-відпливних організмів, шкодить цінному рибному лову. Нафта також може забруднювати кораблі, сіті, портове обладнання, очищення яких потребує великих коштів.

25Негативні наслідки виливу нафти у відкритому морі

оцінити важче, але, мабуть, нафтові плями так саме шкодять рибному лову і взагалі організмам, що мешкають у поверхневих водах океану.

Розвідка, добування та транспортування нафти можуть відчутно вплинути на характер життя у віддалених регіонах. Наприклад, у Західному Сибіру, Тюмені люди не в змозі протистояти соціальному тиску «індустріалізованого» типу життя.

Існує також ризик витоку нафти впродовж добування та транспортування її до нафтопереробного заводу. Останній є потенціальним джерелом викидів вуглеводнів, сульфурдіоксиду (SO2), який закислює атмосферу та створює загрозу подразнення дихальних шляхів, гідрогенсульфід (H2S), який є вельми токсичним та має неприємний запах, карбондіоксиду (СО2), який має тепличний ефект, оксидів нітрогену (NOX), що також є джерелом утворення кислої атмосфери (HNO5), але, крім того, сприяє виникненню фотохімічного смогу. Нафтопереробні заводи також продукують рідкі стоки, які можуть містити вуглеводні, фенол, аміак, інші токсичні речовини. Розчинену у цих стоках органіка звичайно переробляють шляхом біологічних оксидуючих процесів, а нафту виділяють сепарацією. При цьому неминуче утворюються мули, які містять метали, особливо нікель та ванадій, що звичайно є присутніми у сирій нафті.

У процесі добуваная існує потенціальна небезпека забруднення прилеглих територій хімічними складовими бурових розчинів, шламами, розсолами, які часто супровод-жують нафту.

Нафту транспортують як танкерами, так і трубопроводами у дуже великих кількостях, і жоден цих методів не є вільним від можливості забруднити довкілля. Як відомо, сталося декілька значних інцидентів з танкерами, що привело до значного поширення забруднення у прибережних

26регіонах, наприклад, інцидент з "Тоrrеу Canyon" та "Amoco Cadiz" у протоці Ла Манш. Ефект такої аварії такий самий, як і після розгерметизації свердловини, згаданої нами раніше. Виливи нафти з трубопроводів звичайно менш значні, тому що

трубопровід легше контролювати, хоч у цьому разі можуть бути забруднені сільськогосподарські угіддя зменшена їх продуктивність. Особлива проблема полягає у будівництві трубопроводів для транспортування нафти або природного газу в умовах північного клімату, де ґрунт під поверхнею постійно замерзлий (північна мерзлота). Звичайно нафта, зважаючи на її високу грузькість, помпується теплою для забезпечен ня високої потужності трубопроводу. А це вимагає, у свою чергу, доброї теплоізоляції для захисту промерзлого ґрунту від танення, що б призвело до просідання породи, яке носить назву "термокарст". Трубопроводи будують на палях або у траншеях з адекват ною ізоляцією, відділяючи їх у такий спосіб від уразливого ґрунту. Такі трубопроводи з'єднують нас з нафтовими родовищами у Західному Сибіру. І в цьому разі, і для подібних нафтопроводів на Алясці, вони проходять через малонаселені дикі місцевості, де будівництво може суттєво зашкодити місцевому характеру життя, лову риби, охоті та взагалі природокористуванню. Спірним та досі невирішеним питанням залишається усунення перешкод для сезонних міграцій північних оленів під трубопроводами, які створюють значну перешкоду для цих тварин як у Сибіру, так і в Канаді і на Алясці.

Використання та зберігання сирої нафти супроводжується виділенням вуглеводнів, сульфуроксидів, нітрогеноксидів та карбондіоксиду, які можуть впливати на навколишнє середовище та проблеми здоров'я.

У процесі неповного згорання деякі вуглеводні перетворюються на поліциклічні ароматичні сполуки, зокрема бензо(а)пірен, який є потенційним канцерогеном. Заключним наслідком є зберігання відпрацьованих мастил, особливо захищених, наприклад з домішками плюмбуморганічних

27 сполук. У принципі, їх бажано переробляти для того, щоб повернути цінні вуглеводні та звільнитись від джерел забруднення, однак часяфїх закопують або просто виливають на звалищі.


Порядок проведення обчислень покажемо на такому прикладі:

Маємо нафтопереробний завод, що переробляє 100 тис. барелів сирої нафти за добу та працює з ККД 90%. Нафта та продукти її переробки містять енергетичний еквівалент 35 МДж/л.

(а) Який енергетичний потенціал та який об'єм нафтопродуктів випускає завод. (Дж/л)?

(б) Якщо нафту транспортують нафтопроводом із швидкістю пересування 0,8 м/с, то яким є діаметр труби?

(в) Якщо завод мусить мати 5-добовий запас нафти на випадок збою уг постачанні, який за об'ємом резервуар необхідний? Запропонуйте габарити, враховуючи, що корпус резервуару є циліндром висотою, яка становить половину його діаметру, і Барель нафти дорівнює 159 літрам.

Рішення:(а) 100 000 бар./добу - 159 105 л/добу нафти = 159 102

м3/добу нафтиПродукція: 90 000 бар./добу (при 90% ефективності) =

143 105 л/добу продукту- 14 300 м3 продукту.Вміст енергії у нафті: 159 105 л/добу 35 106 Дж/л =

5,57 1014 Дж/добуу продуктах: при 90% ефективності = 5,01 1014 Дж/добу.(б) Трубопровід діаметром Q = uА, де швидкість u = 0,8

м/с та потужність Q = 159 х 102 м/добу.

28Звідси, площа труби є:

та її діаметр буде дорівнювати D = 54 см.

(є) Об'єм резервуару, який є необхідним для зберігання 5 добового запасу нафти є:

V = 159 102 5 = 7,95 104 м3

Виберемо 10 резервуарів, кожний об'ємом 7 тис. м3 та заввишки d/2.

Тоді об’єм резервуару:

Звідси

Таким чином, 10 резервуарів по 27,3 м діаметром та 13,6 м заввишки буде достатньо.

Практичне завдання: обчисліть необхідні параметри для нафтопереробних підприємств потужністю 50 тис. бар., 110 тис. бар. та 150 тис. бар. з такими параметрами:

Потужність, тис. бар

ККД, %

Енерг. ківалент.,

МДж/л

Швидк. нафти,м/с

Обсяг запасу,діб

50 82 33 1,1 6100 87 38 0,7 3150 91 40 1,3 7


1. Що небезпечно для оточуючого середовища при добуванні нафти?

2. Чим небезпечно танкерне перевезення нафти?

3. Чим небезпечно транспортування нафти трубопроводом?

4. Чим загрожує для довкілля нафтопереробка та зберігання?

5. Яка небезпека очікує довкілля при використанні нафтопродуктів?

30Практична робота № 4

ЕКОЛОГІЧНА ЕКОНОМІКА. РОЗРАХУНОК ЕКОНОМІЧНИХ ЗБИТКІВ ВІД ЗАБРУДНЕННЯ

ВОДНИХ РЕСУРСІВ

Обсяг часу: 4години.Мета: Освоєння студентами поняття екологічна

економіка та методики оцінки збитків від забруднення водних ресурсів шляхом виконання спеціальних розрахунків

План:1.1 Теоретична частина1.2 Практичне завдання.Максимальна кількість балів: 10.


Екологічна економіка – новий розділ екології, в якому вивчаються питання економічної оцінки природних ресурсів, шкоди від забруднення природного середовища, процеси, явища суспільного життя, що викликані нестачею природних ресурсів, величезним зростанням виробництва й забруднення всіх сфер Землі.

Базою екологічної економіки є знання основних екологічних законів, законів розвитку природи й суспільства.

Екологічна економіка вивчає: ▪ характер співвідношення позитивних і негативних змін

природних умов;▪ рівні використання суспільством природного

середовища в зв’язку з виробничими відношеннями між людьми за даними конкретних економічних наук, а також геології, біології, ґрунтознавства, лісівництва, демографії, метеорології, гідрології та інших наук.

Як самостійна наука екологічна економіка сформувалася в 60-70 роки ХХ століття. Тобто її виникнення співпадає з

314-им періодом розвитку екології як науки – коли відбувся перегляд основних тез, що були вироблені в 2 і 3 періодах (факторіальної екології та екології популяцій).

Одним з принципових моментів під час вирішення завдань екологічної економіки є необхідність застосування

інтегрованого підходу до збереження й раціонального використання й відтворення природних ресурсів, тобто ресурси повинні розглядатися як єдине ціле в умовах багатостороннього впливу на них людини.

Вдосконалення природокористування є міжгалузевою проблемою, під час вирішення якої мають враховуватися можливості навіть далеких від природи галузей (напр., кібернетики), визначатися альтернативні варіанти і передбачатися досягнення ефекту протягом тривалого періоду.

Основними розділами сучасної екологічної економіки є:1) особливості всіх типів природних ресурсів, їх

еколого-економічна оцінка й охорона; 2) охорона довкілля та транспорт;3) охорона природного середовища під час видобування

та транспортування паливно-енергетичних ресурсів;4) охорона середовища у процесі виробництва

конструкційних матеріалів та будівництва;5) охорона середовища та металургійна промисловість;6) ресурсозбереження (економічні та соціальні

фактори) – альтернативні види енергетики;7) економічне стимулювання природоохоронної

діяльності;8) науково-технічний прогрес як основа раціонального

природокористування; основи екологічного нормування (водопостачання, водовідведення, паливно-енергетичних і повітряних ресурсів);

9) відходи виробництва; вторинна сировина; кадастр вторинних матеріальних ресурсів;

3210) управління та контроль за природокористуванням та

охороною природного середовища (органи управління, правова основа, закони про охорону природних ресурсів, екологічна експертиза;

11) розміщення виробництва з врахуванням екологічних вимог, територіальні промислові комплекси, проблеми й перспективи; урбанізація, народонаселення та продовольство, глобальні екологічні прогнози.


Економічні збитки від скидання забруднених домішок у водне середовище певним джерелом (підприємством, населеним пунктом) визначається за формулою (4.1):

І = γGk •M, (4.1)

де І – економічні збитки, грн./рік,γ – множник, рівний 400 грн./умовні тони, Gk – константа, що має різні значення для різних

водогосподарських об’єктів (для р. Дністер і його водозбірної території Gk = 1,84).

M – маса викидів домішок за рік.

Значення М вираховуємо за формулою (4.2)

(4.2)

де i – номер суміші, що викидається,N – загальна число домішок,Ai – показник відносної небезпеки викидів і-тої речовини

у водне середовище,mi – загальна маса викидів і-того домішку за рік в тонах.

33

Числове значення Аі для кожного забруднювача (4.3):

, (4.3)

де ГДКρ/ хі – гранично допустима концентрація і-тої речовини у водних об’єктах.

Константні значення Аі для найбільш поширених забруднювачів беруться із таблиці 4.1 при виборі свого варіанта кожним студентом окремо.

Кожний студент виконує один із 14 можливих варіантів розрахунків відповідно до таблиці 4.1

Таблиця 4.1 – Варіанти виконання розрахункової роботи: константи Аі для найбільш поширених забруднювачів водного середовища

№№ч/ч

Речовини-забруднювачі

ГДК, г/м3 Аі, ум.л/т

1 2 3 41 БПК 3,0 0,332 Дисперсні речовини 20,0 0,053 Сульфати - 0,0024 Хлориди - 0,0035 Азот загальний - 0,16 СПАР 0,5 2,07 Нафта і

нафтопродукти0,05 20,0

8 Мідь 0,01 100,09 Цинк 0,01 100,010 Аміак 0,05 20,011 Миш’як 0,05 20,0

12 Ціаніти 0,05 20,013 Стирол 0,1 10,014 Формальдегіди 0,1 10,0

34ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ НА ДЖЕРЕЛА

1 Адаменко О.М., Коденко Я.В., Консевич Л.М., Й.І.Періжок, О.Я.Пилипчук. Основи екології. Навч. посіб. для вищих навч. закладів. – К.: Центр навчальної літератури, 2005. – 320с.

2 Білявський Г.О. та інш. Основи загальної екології. – К.: Либідь, 1993. – 304с.

3 Білявський Г.О. та інш. Основи загальної екології: Підручник. - К., 1995. - 368с.

4 Білявський Г.О. та інш. Основи екології: Підручник. – К.: Либідь, 2004. – 408с.

5 Зоріна Н.О. Конспект лекцій з курсу «Основи екології». Вид-во «Факел». ІФНТУНГ, 2006. – 103 с.

6 Адаменко О.М. Мій дім – Земля. – Івано-Франківськ: Симфонія форте, 2005.– 364с.

7 Адаменко О.М. Мій дім – Україна. – Івано-Франківськ: Симфонія форте, 2006. – 336с.

8 Адаменко О.М. Мій дім університет. – Івано-Франківськ: Симфонія форте, 2007. – 336с., 215 мал.

9 Адаменко О.М. Наш майбутній дім – Екоєвропа. – Івано-Франківськ: Симфонія форте, 2007. – 442с., 205 мал.

10 Адаменко О.М., Квятковський Г.Й. Екологічна геофізика: Підруч. для студ. екол. спец. – Івано-Франківськ: Вид-во «Полум’я», 2003. – 428с.

11 Адаменко О.М., Крижанівський Є.І., Нейко Є.М., Русанов Г.Г., Журавель О.О., Міщенко Л.В., Кольцова Н.І. Екологія міста Івано-Франківська. – Івано-Франківськ: Сіверсія МВ, 2004. – 200с., 44 іл.

12 Гуцуляк В., Прискар В. Ландшафтна екологія: метод. вказівки до практичних занять. – Чернівці, 2003. – 40с.

13 Нетрадиційні енергоресурси і екологія України. Київ, – «Манускрипт», 1996, 206с.

3514 Природничі основи екологічного моніторингу

Карпатського регіону. – Київ, «Манускрипт», 1996. – 208 с.15 Сухарев С.М., Чундак С.Ю., Сухарев О.Ю.

Техноекологія та охорона навколишнього середовища. Навч. пос. для студентів вищ. навч. закл. – Львів: Новий світ-2000, 2004. – 256с.

36

Documents

Praktukum_ekologiya