Характеристика экосистем

     Круговорот фосфора в упрощенном виде показан на рис. В этом круговороте фосфора медленно перемещается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океанических осадков к живым организмам и затем обратно.

     Животные  получают необходимый им фосфор, поедая растения или растительноядных  животных. Значительная часть этого фосфора в виде экскрементов животных и продуктов разложения мертвых животных и растений возвращается в почву, в реки и, в конце концов, на дно океана в виде нерастворимых фосфатных осадочных пород.

     Часть фосфора  возвращается на поверхность суши в виде гуано – обогащенной фосфором органической массы экскрементов питающихся рыбой птиц (пеликанов, олуш, бакланов и т.п.). Однако несравнимо большее количество фосфатов ежегодно смывается с поверхности суши в океан в результате природных процессов и антропогенной деятельности.

     Вмешательство  человека в круговороте фосфора  сводится в основном к добыче  больших количеств фосфатных  руд для производства минеральных  удобрений и моющих средств  и избытку фосфат – ионов  в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей фосфатных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых стоков.

 

Круговорот  углерода.

 

     Углерод  является основным строительным  материалом молекул белков, жиров,  нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и других важных для жизни органических соединений. Схема круговорота углерода приведена на рис. Растения поглощают диоксид углерода IV (CO₂) из атмосферы и под действием солнечного света с помощью хлорофилла осуществляют фотосинтез сложных органических соединений, например сахаров.

CO₂ + H₂O à C₆H₁₂O₆ + O₂

     В процессе  клеточного метаболизма молекулы  сахара преобразуются в протеины, липиды и т.д. Эти различные  вещества служат углеводным питанием  животных, незеленым растениям и человеку. Для животных этот процесс осложняется необходимостью переваривания съедобной пищи, в процессе которого сложные молекулы, содержащие углерод, разлагаются до простых.

     С другой  стороны, все организмы осуществляют  клеточное дыхание-процесс обратный фотосинтезу, то есть выбрасывают в атмосферу CO₂.

     Углерод  горных пород может быть также  высвобожден в результате человеческой  деятельности (добыче полезных ископаемых, разложении под действием кислотных  дождей и др.). Так разрушается  мраморные памятники архитектуры, простоявшие несколько тысячелетий (Акрополь, Колизей и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Предельно допустимые выбросы (ПВД) для производственных объектов.

 

     Основными компонентами  атмосферного воздуха являются  азот (78,084%) и кислород (20,956%). На долю остальных газов приходится менее 1%, в том числе аргона – 0,934%, углекислого газа – 0,027%, в водорода, неоне, гелия, криптона, метана – 0,009%. Плотность воздуха 1,2928 г/л.

     Состав  воздуха влияет на жизнедеятельность человека, животных и растительность, поэтому попадание в воздух других веществ классифицируется как загрязнение атмосферы.

     Состав  выбросов предприятия различается  в зависимости от характера  производства и применяемого  сырья. При использовании топлива, которое сжигается в котельных, на факелах, в топках печей, в двигателях автомобилей и др., в атмосферу выбрасываются оксид углерода (СО), оксиды азота (NO, NO₂, N₂O₅), канцерогенный компонент сажи бенз(а)пирен (С₂₀Н₁₂) и др.

     При сжигании  серосодержащего топлива выделяются оксиды серы (SO₂, SO₃).

     Атмосферные  загрязнения могут оказывать  воздействие на человека и  животных. Кислые компоненты атмосферы  в виде кислотных дождей, закисляя  почву и водоемы.

     Для предупреждения  неблагоприятного воздействия атмосферных загрязнений на человека, животных и растительный мир для всех загрязняющих компонентов установлены предельно допустимые концентрации (ПДК, мг/м³). ПДК – количество вредного вещества в атмосферном воздухе, которое при постоянном воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у него потомства. Существует ПДК для воздуха рабочей зоны и для населенных пунктов.

     Попадая  в атмосферу, загрязняющие вещества  в зависимости от химических свойств, молекулярной массы, токсичности ведут себя по-разному. Тяжелые загрязнения (пыль, аэрозоль) под действием силы тяжести постепенно оседают на земную поверхность, загрязняя почву, воду и растительный покров. Газообразные выбросы под действием атмосферных процессов подвергаются рассеиванию, распространяясь на значительные расстояния.

     Рассеивание  загрязнений зависит от состояния  атмосферы. При нормальном состоянии,  в ясную солнечную погоду, температура  атмосферного воздуха падает примерно на 1^оС на каждые 100 м высоты. За счет этого наряду с горизонтальным рассеиванием загрязняющие вещества вместе с теплыми потоками воздуха поднимается и рассеиваются в верхних слоях атмосферы.

     При резкой  смене температур (во время туманов, в безветренную погоду) происходит нарушение нормального состояния атмосферы, возникают так называемые инверсии. При этом температура не везде падает с высотой, а на разных высотах могут образоваться более теплые слои воздуха, которые не дают загрязнениям подниматься вверх. В эти периоды вредные вещества прижимаются к земле и создают повышенное загрязнение атмосферного воздуха.

     Для того, что при любых метеорологических  условиях уровень загрязнения  атмосферы не превышал ПДК,  для всех предприятий устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ), (г/с). ПДВ – это такие выбросы, которые при любых метеорологических условиях не создают в приземном слое концентрации загрязнений, превышающие ПДК.

     Для установления  ПДВ предприятия должны выявить  все источники загрязнения атмосферы и определить качественных и количественный состав выбросов загрязняющих веществ. Количество выбросов может быть определено при помощи инструментальных замеров или расчетным путем. Для большинства источников разработаны методики расчета величины выбросов по различным ингредиентам.

 

Котельная
1	2	3	4	5
Вариант	1	2	3	4
Топливо	Газ. Р=0,75 кг/м3	Мазут малосернистый	Мазут сернистый	Уголь Кузбасский
Расход топлива	50000000 м3/год	50000 т/год	80000 т/год	50000 т/год
Количество дней работы за год	300	250	280	200
Температура выбросов, оС	200	180	180	160
Средняя температура  атм. воздуха, оС	-5	0	-10	-2
Высота трубы Н, м	30	20	25	20
Диаметр устья трубы D, м	0,2	0,3	0,3	0,5
Скорость выхода газовоздушной  смеси w, м/с	3	5	3	2
Тепловая мощность котлоагрегата, КВт	2000	1000	1000	400

 

Факельное устройство

 

Вариант	1	2	3	4
Расход газа на факел  м3/час	12	10	8	5
Плотность газа р, кг/м3	0,70	0,72	0,75	0,80
Содержание серинст. Соединения Сs,%	0.27	0.30	0.35	0.10
Температура выбросов оС	700	600	800	850
Высота факельного стояка, Н, м	20	25	25	30
Диаметр устья факела D, м	0,05	0,08	0,1	0,1
Средняя температура  воздуха (лето), град. С	20	22	22	18

 

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосфере  воздухе

 

Загрязняющее вещество	ПДКмр, мг/м3	ПДКсс, мг/м3	Класс опасности
Диоксид азота NO2	0,085	0,04	2
Диоксид серы SO2	0,5	0,05	3
Оксид углерода СО	5	3	4
Пыль нетоксичная (зола)	0,5	0,05	4
Метан СН4	50	-	4
Бензин нефтяной малосернистый	5	1,5	4

 

 

 

 

 

 

IV. Загрязнения водных объектов.

 

     За предельно – допустимую  концентрацию (ПДК) вредных веществ в водных объектах берут совокупность показателей, при которых сохраняются безопасность для здоровья человека и нормальные условия водопользования.

     ПДК загрязняющего вещества в воде водного объекта – это такая концентрация, при превышении которой вода становится не становится пригодной для одного или нескольких видов водопользования.

     ПДК устанавливается по наиболее значительному (лимитирующему) показателю вредности (ЛПВ), воздействие которого проявляется при меньшей концентрации.

Показатели  качества воды.

 

     Основными  показателями качества воды различных  источников являются: физические, химические, биологические и бактериологические.

     К физическим показателям относятся:

• Содержание взвешенных веществ (частиц песка, ила, планктона), которые определяются взвешиванием осадка после его выпаривания, (мг/л);
• Цветность (окраска) оценивается в условных единицах;
• Вкус и запах оцениваются в баллах (органолептически) либо по порогу разбавления.

Химические  показатели условно делятся на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы и органические вещества.

 

Главные ионы. В природных водах наиболее распространены анионы: HCO^-₃, SO^2-₄, Cl^-, CO^2-₃, HSiO^-₃, NO₂, NO₃; катионы: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺.

 

Содержание в воде растворимых солей кальция и магния характеризуется ее жесткость. Различают жесткость карбонатную (CaCO₃, Mg CO₃) и некарбонатную (CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂, Ca(NO₃)₂, Mg(NO₃)₂).

      

Биотические показатели характеризуются наличием в воде гидробионтов и гидрофлоры.

 

Гидробионты – обитатели водоема от дна до поверхности.

 

Гидрофлора – водная растительность (макро – и микрофиты). Макрофиты – высшая форма растительности. Микрофиты – водоросли. При отмирании макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшающими органолептические показатели. Микрофиты продуцируют кислород.

Бактериологические  показатели – присутствие болезнетворных микроорганизмов.

     Требования к качеству воды зависят от цели ее пользования.

     К хозяйственно-питьевому относится использование водных объектов для бытовых целей и предприятий пищевой промышленности.

     Коммунально-бытовое водопользование – использование водных объектов для купания, спорта и отдыха населения.

     Рыбохозяйственные водотоки и водоемы используются для воспроизводства, промысла и миграции рыб, беспозвоночных и водных млекопитающих. Основными требованиями являются: выживаемость, воспроизводство, темпы роста, отсутствие неприятного привкуса и запаха, отсутствие токсикантов и возбудителей болезней в рыбах и других водных организмах.