Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине «Экологические основы природопользования»
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Чайковский техникум промышленных технологий и управления»
Методические рекомендации
для обучающихся
по выполнению практических работ
по дисциплине ЕН.02 «Экологические основы природопользования»
для специальности 131016 «Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
2013
РАССМОТРЕНО
Предметной (цикловой) комиссией общеобразовательных дисциплин
____________/В.Ф. Шутова/
«____»_____________2013г.
Протокол № _____
СОГЛАСОВАНО
Методист
___________/Г.П. Худякова/
«___»_______________2013г.
Составлено:
В соответствии с рабочей программой
УТВЕРЖДЕНО
Зам. директора по УМР
__________/И.А. Санникова/
«___»____________2013г.
Разработчик: Фоминых Анастасия Петровна - преподаватель
Содержание
Пояснительная записка 4
Практическая работа № 1 6
Практическая работа № 2 8
Практическая работа № 3 10
Практическая работа № 4 12
Практическая работа №5 14
Практическая работа № 6 17
Список литературы 20
Пояснительная записка
Методические рекомендации по выполнению практических работ по общеобразовательной дисциплине «Экологические основы природопользования» предназначены для студентов, обучающихся по специальности 131016 «Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ».
Данные методические рекомендации содержат полный перечень практических работ, предусмотренных программой дисциплины «Экологические основы природопользования», требования к их выполнению и оформлению.
Практическая работа предусматривает формирование у обучающихся общенаучных знаний, умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций.
Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:
Программа ориентирована на достижение следующих целей:
освоение основных знаний об экологической ситуации в мире и в России;
развитие экологического мышления, потребности в получении знаний по экологическим дисциплинам;
воспитание экологической культуры, уважения к природным компонентам и экосистемам;
формирование готовности использовать приобретенные знания в выборе профессии и траектории дальнейшего образования.
Практические работы нацелены на формирование следующих умений: - объяснять смысл экологических глобальных проблем;
- давать характеристику антропогенного воздействия на оболочки Земли;
- прогнозировать и анализировать отрицательные последствия воздействий
человека на окружающую среду;
- давать характеристику классификации природозащитных мероприятий;
-анализировать статьи Закона РФ «Об охране окружающей природной
среды»;
Содержание практических работ соответствует имеющейся рабочей программе и ориентировано на закрепление и углубление имеющихся знаний:
- задачи, структуру экологии и природопользования;
- о современном состоянии окружающей среды России и планеты;
- глобальные проблемы экологии;
- о видах антропогенного воздействия на окружающую среду, здоровье человека, источниках, причинах, последствиях, пути решения;
- основные мероприятия по охране окружающей среды;
- виды особо охраняемых территорий;
- задачи природоохранных органов управления и надзора;
- виды юридической ответственности за экологические правонарушения
Методические рекомендации рассчитаны на 12 часов практических работ.
Формой аттестации по учебной дисциплине «Экологические основы природопользования» является дифференцированный зачет.
Критерии оценок:
«5» - ориентация в учебной информации при изменении контекста. Творческое репродуцирование нового задания. Ориентация в учебной информации как системе. Умение анализировать, сравнивать, обобщать, систематизировать. Самостоятельное преобразование практической задачи в познавательную. Умение осуществлять информационный поиск, сбор и выделение существенной информации из различных информационных источников.
«4» - умение осуществлять информационный поиск, сбор и выделение существенной информации из различных информационных источников. Ориентация в причинно – следственных связях явлений, процессов, событий.
«3» - общая ориентация студента в учебной информации. Передача, пересказ информации.
«2» - студент не ориентируется в учебной информации.
Практическая работа № 1
Тема: Влияние вредных веществ, поступивших в окружающую среду на здоровье человека и окружающую среду
Цель занятия – изучение влияния вредных веществ на здоровье человека и окружающую среду
Время выполнения: 2 часа
Оборудование: компьютер с возможностью выхода в сеть Интернет, мультимедиапроектор, экран, справочники «Вредные вещества», энциклопедии, учебная литература.
Практические знания и умения, которые должны быть получены студентами:
знать понятия, изучаемые на занятии, классификацию вредных веществ, токсического действия;
умение четко формулировать свою точку зрения по вопросам, обсуждаемым на занятии.
умение работать с учебной литературой и дополнительными источниками информации.
Методические указания.
Самостоятельная работа студента по подготовке к практическому занятию включает в себя предварительное изучение рекомендуемой учебной литературы по теме.
Задания студентам на самостоятельную работу.
Проанализировать какие вредные вещества выбрасываются промышленностью в окружающую среду
Изучить классификацию вредных веществ по токсическим признакам
Проанализировать какое влияние они оказывают на здоровье человека и окружающую среду
Теоретические основы. Какое вещество можно назвать вредным, т. е. ядом и есть ли абсолютно безвредные вещества? Парацельс говорил: «Все есть яд и ничто не лишено ядовитости». Эффект воздействия зависит от количества или концентрации. Одно и то же вещество может быть и необходимым для жизни, и лекарством, и ядом в зависимости от количества и условий его взаимодействия с организмом. Химические вещества попадают в организм человека и других живых существ из воздуха в процессе дыхания, из пищи и жидкости в процессе их поглощения, а также во время прямого контакта. В силу устойчивости и биоаккумуляции многих химических веществ в окружающей среде их воздействие на человека может продолжаться достаточно долго и иметь соответствующие негативные последствия как для здоровья человека, так и для состояния экосистем.
Ход работы:
Для выполнения работы необходимо сформировать несколько микрогрупп по 4-5 человек в каждой. Каждая микрогруппа работает над своим заданием. Результаты работы оформляются на отдельном листе.
Группа1. По предварительной договоренности необходимо найти информацию для коллективного заполнения таблицы. Каждый студент или группа выбирают один токсикант. Основные химические вещества, которые, по оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), представляют наибольшее беспокойство с точки зрения воздействия на здоровье людей и состояние окружающей среды представлены в таблице (ист. Справочник по управлению в области охраны окружающей среды /Под редакцией Андрея Штайнера, Генриеты Мартонаковой и Сузаны Гузиовой. Изд. Регионального бюро ПРООН для стран Европы и СНГ. – Киев, 2003).
Необходимо найти информацию об источниках и путях поступления в окружающую среду, последствия поступления на здоровье человека. Привести известные примеры воздействия на организм человека.
Вещества Источники Последствия Примеры
Эвтрофные вещества (азот и фосфор) Свинец Ртуть Кадмий Мышьяк Никель Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Диоксины Полихлорированные углеводороды (ПХУ) Поливинилхлорид (ПВХ) Хлорфторуглероды (ХФУ) и бромфторуглероды Асбест Стиральные порошки и другие детергенты (основные составляющие элементы моющих средств фосфаты, карбонат натрия, силикат натрия, цеолиты) Пестициды Группа 2. По предварительной договоренности необходимо найти информацию для коллективного заполнения таблицы. Каждый студент или группа выбирают один токсикант. Основные химические вещества, которые, по оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), представляют наибольшее беспокойство с точки зрения воздействия на здоровье людей и состояние окружающей среды представлены в таблице (ист. Справочник по управлению в области охраны окружающей среды /Под редакцией Андрея Штайнера, Генриеты Мартонаковой и Сузаны Гузиовой. Изд. Регионального бюро ПРООН для стран Европы и СНГ. – Киев, 2003).
Необходимо найти информацию об источниках и путях поступления в окружающую среду, последствия поступления на растительный мир. Привести известные примеры воздействия на растительный мир.
Вещества Источники Последствия Примеры
Эвтрофные вещества (азот и фосфор) Свинец Ртуть Кадмий Мышьяк Никель Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Диоксины Полихлорированные углеводороды (ПХУ) Поливинилхлорид (ПВХ) Хлорфторуглероды (ХФУ) и бромфторуглероды Асбест Стиральные порошки и другие детергенты (основные составляющие элементы моющих средств фосфаты, карбонат натрия, силикат натрия, цеолиты) Пестициды Группа 3. По предварительной договоренности необходимо найти информацию для коллективного заполнения таблицы. Каждый студент или группа выбирают один токсикант. Основные химические вещества, которые, по оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), представляют наибольшее беспокойство с точки зрения воздействия на здоровье людей и состояние окружающей среды представлены в таблице (ист. Справочник по управлению в области охраны окружающей среды /Под редакцией Андрея Штайнера, Генриеты Мартонаковой и Сузаны Гузиовой. Изд. Регионального бюро ПРООН для стран Европы и СНГ. – Киев, 2003).
Необходимо найти информацию об источниках и путях поступления в окружающую среду, последствия поступления на животный мир. Привести известные примеры воздействия на животный мир.
Вещества Источники Последствия Примеры
Эвтрофные вещества (азот и фосфор) Свинец Ртуть Кадмий Мышьяк Никель Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Диоксины Полихлорированные углеводороды (ПХУ) Поливинилхлорид (ПВХ) Хлорфторуглероды (ХФУ) и бромфторуглероды Асбест Стиральные порошки и другие детергенты (основные составляющие элементы моющих средств фосфаты, карбонат натрия, силикат натрия, цеолиты) Пестициды Группа 4. Проанализируйте рисунок. Выясните, какой вклад в производство различных токсикантов, загрязняющих атмосферу, вносит промышленность? Вспомните, какое влияние оказывают эти соединения на человека и окружающую среду в целом?
1- промышленные источники энергии; 2- традиционные источники энергии; 3 – сельское хозяйство; 4 – промышленные производство.
Вещества Источники Последствия Примеры
Диоксид серы Диоксид углерода Свинец Ртуть Оксиды азота Пыль Кадмий Метан Сформулируйте вывод:
Подумайте и предложите меры по предотвращению в дальнейшем подобных ситуаций.
Литература
1. Эйхлер Вольфдитрих. Яды в нашей пище. Код доступа (http://www.samomudr.ru/d/Vol%27fditrix%20Ejxler%20_Jady%20v%20nashej%20pishe.pdf).
Практическая работа № 2
Тема: Экологический след
Цель: методом тестирования определить собственный экологический след и сферу деятельности, наносящую наибольший ущерб окружающей среде.
Время выполнения: 2 часа.
Оборудование: тетради, ручка
Практические знания и умения, которые должны быть получены студентами:
- умение определять свой вклад в нарушение экологического равновесия в экосистемах
- умение анализировать, данный вклад с целью уменьшения его внесения на экосистемы.
Теоретические основы. Бурное развитие экономик многих европейских стран, США, Китая, Индии, а также рост мирового населения привели к серьезному увеличению потребления природных ресурсов нашей планеты.
Понятие «экологический след» (ecological footprint) было впервые использовано в 1992 году Уильямом Рисом. Этот индикатор еще называют «показателем давления на природу». Он помогает установить, сколько земельных и водных ресурсов используется человеком (городом, регионом, бизнес-организацией) для производства, потребления и утилизации необходимых для его жизнедеятельности товаров и услуг. С помощью полученных показателей можно понять, не перерасходуются ли природные ресурсы, то есть, не растрачивается ли их больше, чем наша планета способна произвести.
«Экологический след» показывает, какое количество биологически продуктивной земли, а также водной поверхности, необходимо чтобы поддержать уровень жизни конкретного человека или государства. Единица измерения – глобальный гектар.
Ход работы:
Задание 1. Рассчитайте свой личный экологический след. Чтобы вычислить экологический след, необходимо выбрать соответствующее вашему образу жизни утверждение и провести сложение/вычитание количества баллов, указанных справа. Суммируя баллы, вы получите величину экологического следа.
1. Жилье
1.1. Площадь вашего жилья позволяет держать кошку, а собаке нормальных размеров было бы тесновато +7
1.2 Большая, просторная квартира +12
1.3. Коттедж на две семьи+23
Полученные очки за первые три вопроса разделите на то количество людей, которое живет в вашей квартире или в вашем доме.
2. Использование энергии
2.1. Для отопления вашего дома используется нефть, природный газ или уголь +45
2.2. Для отопления вашего дома используется энергия воды, солнца или ветра +2
2.3. Большинство из нас получает электроэнергию из горючих ископаемых, поэтому добавьте себе +75
2.4 Отопление вашего дома устроено так, что вы можете его регулировать в зависимости от погоды -10
2.5. Дома вы тепло одеты, а ночью укрываетесь двумя одеялами -5
2.6. Выходя из комнаты, вы всегда гасите в ней свет -10
2.7. Вы всегда выключаете свои бытовые приборы, не оставляя их в дежурном режиме -10
3. Транспорт
3.1. На работу выездите городским транспортом +25
3.2. На работу вы идете пешком или едете на велосипеде +3
3.3. Вы ездите на обычном легковом автомобиле +45
3.4. Вы используете большой и мощный автомобиль с полным приводом +75
3.5. В последний отпуск вы летели самолетом +85
3.6. В отпуск вы ехали на поезде, причем путь занял до 12 часов +10
3.7. В отпуск вы ехали на поезде, причем путь занял более 12 часов +20
4. Питание
4.1. В продуктовом магазине или на рынке вы покупаете в основном свежие продукты (хлеб, фрукты, овощи, рыбу, мясо) местного производства, из которых сами готовите обед +2
4.2. Вы предпочитаете уже обработанные продукты, полуфабрикаты, свежемороженые готовые блюда, нуждающиеся только в разогреве, а также консервы, причем не смотрите, где они произведены +14
4.3. В основном вы покупаете готовые или почти готовые к употреблению продукты, но стараетесь, чтобы они были произведены поближе к дому +5
4.4. Вы едите мясо 2-3 раза в неделю +50
4.5. Вы едите мясо три раза в день +85
4.6. Предпочитаете вегетарианскую пищу +30
5. Использование воды и бумаги
5.1. Вы принимаете ванну ежедневно +14
5.2. Вы принимаете ванну один-два раза в неделю +2
5.3. Вместо ванны вы ежедневно принимаете душ +4
5.4. Время от времени вы поливаете приусадебный участок или моете свой автомобиль из шланга +4
5.5. Если вы хотите прочитать книгу, то всегда покупаете ее +2
5.6. Иногда вы берете книги в библиотеке или одалживаете у знакомых -1
5.7. Прочитав газету, вы ее выбрасываете +10
5.8. Выписываемые или покупаемые вами газеты читает после вас еще кто-то +5
6. Бытовые отходы
6.1. Все мы создаем массу отбросов и мусора, поэтому добавьте себе: +100
6.2. За последний месяц вы хоть раз сдавали бутылки -15
6.3. выбрасывая мусор, вы откладываете в отдельный контейнер макулатуру -17
6.4. Вы сдаете пустые банки из-под напитков и консервов -10
6.5. Вы выбрасываете в отдельный контейнер пластиковую упаковку -8
6.6. Вы стараетесь покупать в основном не фасованные, а развесные товары; полученную в магазине упаковку используете в хозяйстве -15
6.7. Из домашних отходов вы делаете компост для удобрения своего участка -5
Если вы живете в городе с населением в полмиллиона и больше, умножьте ваш общий результат на 2.
Подводим итоги:
Разделите полученный результат на сто и Вы узнаете, сколько гектаров земной поверхности нужно, чтобы удовлетворить все ваши потребности, и сколько потребуется планет, если бы все люди жили так же, как вы!
Чтобы всем нам хватило одной планеты, на 1 человека должно приходиться не более 1,8 га продуктивной земли.
Для сравнения: средний житель США использует 12,2 га (5,3 планеты!), средний европеец - 5,7 га (2,8 планеты), а средний житель Мозамбика - всего 0,7 га (0,4 планеты). Средний житель России использует 4,4 га (2,5 планеты).
Почему поднимается проблема уменьшения «экологического следа»?
Ответ прост: между воздействием на планету и сохранением биоразнообразия существует прямая связь. Когда более 1/3 территории суши Земли глубоко трансформировано, почти все крупные хищные млекопитающие (например, дикие кошки), птицы и растительноядные животные оказываются под угрозой исчезновения. Последствия этого для биосферы и человека опаснее самого страшного мирового финансового кризиса.
Именно поэтому в последние годы наряду с традиционной задачей сохранения природного биологического разнообразия у нас появилась и вторая, равная по значению цель – уменьшение «экологического следа» человека в таких пределах, при которых биосфера может компенсировать влияние экономической деятельности и сохранять устойчивость.
Задание 2. Укажите, как уменьшить свой «экологический след» в разных сферах повседневной жизни
Жилье
Энергия
Транспорт
Питание
Вода и бумага
Отходы
Литература
1. Экологический след России и россиян / Под ред. Славинского Д.А., Черниковой С.А. – СПб: ВВМ. – 24 с.
Практическая работа №3
Тема: Решение экологических ситуаций и задач
Цель: решение представленных преподавателем экологических задач и ситуаций.
Время выполнения: 2 часа.
Оборудование: тетради, ручка
Практические знания и умения, которые должны быть получены студентами:
- умение решать экологические задачи
- умение анализировать и делать выводы по экологическим ситуациям, представленные преподавателем
Ход работы:
Задача 1. В марте 1973 года при аварии супертанкера «Амоко-Калис» у берегов Франции было выброшено в море 230 тыс. т нефти. Рассчитайте объем воды, в котором погибла рыба, если гибель рыбы происходит при концентрации нефти 15 мг/л.
Решение: 1т = 1х109 мг
V=M нефтиС нефти,
где V – объем воды,
М нефти – масса нефти (мг),
С нефти – концентрация, при которой гибнет рыба.
Задача 2. 20 апреля 2010 года в 80-ти км от побережья американского штата Луизиана на нефтяной платформе Deepwater Horizon произошел пожар и взрыв. В результате аварии в течение четырех месяцев каждые сутки в воды Мексиканского залива из аварийной платформы попадали по 800 тысяч тонн нефти. Рассчитайте объем воды, в котором погибла рыба, если гибель рыбы происходит при концентрации нефти 15мг/л воды.
Решение: 1т = 1х109 мг
V=M нефтиС нефти,
где V – объем воды,
М нефти – масса нефти (мг),
С нефти – концентрация, при которой гибнет рыба.
Задача 3. В 1990 г. концентрация СО2 в атмосфере составляла 340мг/кг. Известно, что концентрация СО2 в атмосфере ежегодно увеличивается на 0,5%. Постройте зависимость концентрации СО2 в атмосфере от времени. По ней составьте следующие прогнозы:
- на сколько увеличится концентрация СО2 в атмосфере к 2050 г.
- в каком году концентрация СО2 увеличится в два раза.
Задача 4. Определение концентрации углекислого газа в аудитории.
1. Определить объем аудитории. Например: длина аудитории — 10 м, шири-
на — 5 м, высота — 3,5 м. Объем — 10 м х 5 м х 3,5 м = 175 м3.
2. Известно, что в покое человек выделяет в среднем 20 л С02 в час, а при ак-
тивной деятельности — 40 л в час. Возьмите среднее значение — 30 л в
час.
3. В аудитории занимаются 25 человек 1,5 часа. Определить объем воздуха,
который выдохнули 25 человек за 1,5 часа занятий: 30 л/час х 1,5 час х 25
чел. = 1125 л.
4. Пересчитать объем образовавшегося С02 из литров в м3. Известно, что 1 л
составляет 0,001 м3. 1125 л х 0,001 м3 = 1,125 м3.
5. Концентрацию С02 рассчитать так: объем образовавшегося С02 поделить
на объем аудитории и результат умножить на 100% — 1,125 м3: 175 м3 х
100% = - 0,64%.
6. Предельно допустимая концентрация для С02 составляет 1%, но уже 0,1%
при кратковременном вдыхании может вызвать у человека временное на-
рушение дыхания и кровообращения, повлиять на функциональное со-
стояние коры головного мозга.
7. Сделать вывод о санитарно-гигиенических нормах ПДК С02 в аудиториях
во время занятий и мерах по профилактике этого явления.
Задача 5. В водоеме обнаружено содержание нитратов по азоту 5 мг/л (ПДК=10 мг/л), тринитротолуола 0,3 мг/л (ПДК= = 0,5 мг/л) и толуола 0,1 мг/л (ПДК=0,5 мг/л). Дайте оценку санитарного состояния водоема. Спрогнозируйте последствия использования воды из этого водоема для питьевых нужд.
Задача 6. На рис. схематично показан один из участков территории, которую можно встретить в крупном промышленном городе. Какие факторы окружающей среды неблагоприятно воздействуют на здоровье человека? Предложите проект, который позволит решить эту проблему.
Рис. I — клепальный цех завода; II — жилые дома;
III —линия трамвая; IV - аэродром
Оформить все решения задач и ситуаций в тетради
Практическая работа № 4
Тема: Охрана атмосферного воздуха
Цель: закрепить знания об основных загрязнителях атмосферы и их источниках.
Практические знания и умения, которые должны быть получены студентами:
- умение определять возможные антропогенные изменения в атмосфере
- умение анализировать теоретический материал по охране атмосферного воздуха и выбрать наиболее приемлемый метод очистки от выбросов.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности выбрасывают ежегодно «на ветер» более миллиарда твердых и газообразных частиц.
Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются угарный газ (окись углерода) и сернистый газ. Нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеродах. Именно их большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний. Промышленные предприятия загрязняют как наружную, так и внутреннюю воздушную среду.
Для поддержания требуемых параметров воздуха как в помещении, так на прилегающей промышленной территории используют специальные системы очистки воздуха.
Охрана атмосферного воздуха
Длительное время локальные загрязнения атмосферы сравнительно быстро разбавлялись массами чистого воздуха. Пыль, дым, газы рассеивались воздушными потоками и выпадали на землю с дождем и снегом, нейтрализовались, вступая в реакции с природными соединениями. Сейчас объемы и скорость выбросов превосходят возможности природы к их разбавлению и нейтрализации. Поэтому необходимы специальные меры для устранения опасного загрязнения атмосферы. Основные усилия сейчас направлены на предупреждение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. На действующих и новых предприятиях устанавливают пылеулавливающее и газоочистное оборудование. В настоящее время продолжается поиск более совершенных способов их очистки. Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов от различных примесей является приближенной. Она не охватывает всех существующих методов и тем более аппаратов для газоочистки.
Для снижения вредного воздействия энергетики на воздушный бассейн может быть использовано как минимум три пути:
1) уменьшение количества и улучшение качества органического топлива, сжигаемого для производства электроэнергии и теплоты;
2) подавление образования и улавливание вредных компонентов дымовых газов и сокращение благодаря этому выброса электростанциями вредных веществ в атмосферу;
3) уменьшение концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы в результате рассеивания вредных выбросов высокими трубами электростанций, более рационального их размещения, усиления контроля за выбросами и экологическое управление режимами энергетических предприятий с использованием экологически чистых топлив.
1) Уменьшение количества и улучшение качества сжигаемого топлива
Снижение объема вредных выбросов в атмосферу в первую очередь может быть обеспечено за счет сокращения количества и улучшения качества сжигаемого топлива. Глобальным направлением в этой области является всемерное повышение коэффициента полезного действия (КПД) электростанций и соответствующего снижения удельных расходов топлива. Для усиления этого процесса необходимо не только все более совершенствовать оборудование, но и интенсифицировать демонтаж и реконструкцию устаревшего оборудования, доля которого в энергосистемах страны с каждым годом увеличивается. Основное новое направление в повышении КПД топливоиспользования на электростанциях в настоящее время связывается с развитием парогазовых установок (ПГУ). Как известно, достигнутый в настоящее время КПД тепловых электростанций находится на уровне, близком к 40 %. Отечественные и зарубежные оценки показывают, что при сжигании природного газа КПД ПГУ может быть доведен до 50-56 %, т.е. экономия топлива и соответственно снижение выбросов при использовании таких установок могут составить 27,5-40 % по сравнению с обычными ТЭС. Важным природоохранным мероприятием является и повышение качества используемого топлива. С позиций охраны воздушного бассейна преимущества имеют те виды топлива, которые содержат меньше нежелательных примесей, в первую очередь золы, серы и азота. Поэтому во избежание излишнего загрязнения воздушного бассейна преимущество по возможности должно отдаваться малозольным и малосернистым топливам. Наиболее чистым органическим топливом является природный газ. При его сжигании не выделяются твердые частицы и практически отсутствуют выбросы сернистых соединений. В связи с этим переориентация газомазутных электростанций на сжигание преимущественно природного газа и сокращение доли высокосернистого мазута может привести к не менее ощутимому результату, чем установка на электростанциях, сжигающих высокосернистые топлива, дорогостоящих сероочистных сооружений. Отечественные топочные мазуты вырабатываются в основном из сернистых нефтей и содержат до 3,5 % серы. Концентрация серы в продуктах сгорания таких мазутов недопустимо велика, что особенно неблагоприятно при расположении ТЭС вблизи или в черте городов со значительным фоном загрязнения атмосферы. По имеющимся оценкам для мазутных ТЭС наиболее целесообразным путем сокращения выбросов диоксида серы с экономической и социальной точек зрения является облагораживание топлива в процессе его производства на нефтеперерабатывающих заводах со снижением содержания серы до 1 % и менее. Народнохозяйственные затраты в этом случае оказываются в 1,3-2 раза ниже, чем при установке на электростанциях сероочистных сооружений. При этом упрощается эксплуатация электростанций и возрастает надежность электро- и
теплоснабжения потребителей. Дополнительного уменьшения выбросов оксидов серы можно достичь повышением доли использования малосернистых твердых топлив. С экологической точки зрения важное значение имеют обогащение и переработка твердого топлива, повышающие его качества, в том числе снижающие содержание в нем золы и серы. Расчеты показывают, что при снижении зольности 1 млн. т угля на 1 % можно сократить выброс золы примерно на 10 тыс. т. За рубежом, особенно в США и ФРГ, осуществляются газификация твердого топлива и получение на этой базе транспортабельного газообразного топлива с высокой удельной теплотой сгорания. Получение энергетического газа из твердого топлива представляет интерес и для нашей страны.
2) Методы подавления и улавливания вредных компонентов дымовых газов
Методы борьбы с выбросами твердых частиц
Количество твердых частиц золы, образующихся в топках котлов и уносимых из топки дымовыми газами, пропорционально количеству сжигаемого топлива, его зольности и степени шлакоулавливания. Последняя составляет 5-10 % при твердом и 15-30 % при жидком шлакоудалении. Для котлов с механизированными слоевыми топками этот показатель значительно выше 80%. Количество летучей золы, выбрасываемой в атмосферу энергетическими установками, определяется эффективностью очистки газов в золоуловителях, устанавливаемых за котлами.
По принципам действия золоуловители разнообразны: электрофильтры, мокрые инерционные, сухие инерционные. Наиболее дешевы мокрые золоуловители. Ими оснащена половина электростанций страны. Такие аппараты относительно компактны, работают устойчиво, обеспечивая степень очистки газов 95-97 %. Основные трудности эксплуатации этих аппаратов связаны с износом футеровки, а также с обеспечением надлежащего качества орошающей воды. Наиболее надежны и удобны в эксплуатации сухие инерционные золоуловители. Однако область их применения ограничивается сравнительно низкой эффективностью, особенно для мелкодисперсных частиц. При совершенствовании конструкции электрофильтров их эффективность может быть доведена до 99- 99,5 %. Несмотря на то, что методы обеспыливания дымовых газов в настоящее время наиболее разработаны, действующие и вновь устанавливаемые аппараты во многих случаях не удовлетворяют
предъявляемым к ним требованиям. В настоящее время средняя по стране эффективность золоочистки находится на уровне 95 %. Новые энергетические котлы оснащаются электрофильтрами эффективностью 99 % и выше. Большинство применяемых золоуловителей избирательно улавливают относительно крупные фракции золы, тогда как именно в мелких фракциях концентрируются тяжелые металлы и другие токсичные компоненты. Тепловые электростанции, работающие на твердом топливе, складируют свои золошлаковые отходы на специально построенных золоотвалах. Имеются различные способы пылеподавления золоотвалов. Наиболее распространенным является увлажнение их поверхности. В частности, на золоотвалах устраивают дождевание. В особо тяжелых случаях предпринимаются попытки поддержания в секциях золоотвалов более высокого уровня воды путем подачи в них осветленной воды. В тех случаях, когда обводнение золоотвала невозможно, его засыпают привозным грунтом. В целях предотвращения пыления заполненных секций золоотвалов осуществляется их консервация, включающая отсыпку растительного слоя земли, посев смеси луговых трав, подкормку минеральными удобрениями и полив в течение 2 лет до образования сомкнутого травяного покрова.
Защита от оксидов серы
Основное количество серы в дымовых газах находится в виде диоксида серы (до 99 %) и только 1 % приходится на триоксид серы. Однако концентрация именно S03 в дымовых газах определяет коррозию элементов газовоздушного тракта. Доля S03 в газе снижается с ростом температуры и с уменьшением избытка воздуха в топке. Такое ведение процесса горения возможно при поддержании точного соотношения между количествами топлива и воздуха. Существует большое количество методов очистки дымовых газов от S02, основанных на селективном поглощении серы различными соединениями. Наиболее экономичные мокрые способы очистки имеют один существенный недостаток - ухудшают способность дымовых газов рассеиваться, в результате чего зачастую концентрация S02 в приземном слое электростанции, несмотря на очистку, оказывается выше допустимых норм. К особенностям сероулавливающих установок электростанций относится их крупномасштабность. Площадь, занимаемая сероулавливающими установками, соизмерима с площадью основных сооружений электростанции. Эксплуатация сероулавливающих установок связана с потреблением значительного количества реагентов (известняка, извести, аммиака и др.) и образованием соответствующего количества отходов сероулавливания, которые могут иметь и товарную ценность. Для улавливания 1 т оксидов серы из дымовых газов электростанций требуется 1,8 т известняка. Для очистки газов от сернистых соединений применяют несколько способов: промывку газов водой, известковый, кислотно-каталитический, комбинированный (сочетание кислотно-каталитического и известкового), магнезитовый, аммиачные (мокрый и сухой) методы. Наиболее полно разработаны три метода, основанных на селективном поглощении диоксида серы: аммиачно-циклический, магнезитовый и известковый.
Известковый метод
После очистки от пыли газ поступает в скруббер, орошаемый известковым раствором. Недостаток метода - образование шлама, содержащего сульфит и сульфат кальция, которые плохо растворяются в воде, непрореагировавшую известь или известняк (СаО, СаСО3). Этот шлам не используют и сбрасывают в отвал. За рубежом разработана технология, позволяющая получать из шлама влажный гипс, который после соответствующей подготовки отвечает требованиям строительной промышленности. Степень очистки этим методом достигает 98 %.
Аммиачный метод
Основан на взаимодействии диоксида серы с водными растворами сульфита аммония. В зависимости от способа разложения бисульфита аммония различают несколько вариантов этого метода:
-аммиачно-циклический метод - заключается в поглощении диоксида серы растворами сульфит- бисульфит аммония при низкой температуре и выделении его при нагревании, степень извлечения диоксида серы - 90 %,
-аммиачно-автоклавный - сульфит и бисульфит аммония нагревают в автоклаве при 140-160оС с получением товарных продуктов - серы и сульфата аммония,
-при обработке бисульфита аммония серной кислотой выделяющийся диоксид серы используют для производства серной кислоты - аммиачно-сернокислотный метод,
-при обработке бисульфита аммония азотной (фосфорной) кислотой - аммиачно-азотнокислотный (фосфорнокислотный). При этом образуется диоксид серы, азотные и фосфорные удобрения.
Аммиачные методы относительно экономичны и эффективны, недостаток их - безвозвратные потери дефицитного продукта - аммиака.
Магнезитовый метод
Основан на взаимодействии диоксида серы с суспензией оксида магния. Сульфит магния отфильтровывают, сушат и разлагают термически (900-1000оС), при этом получается чистый SO2, который используется как сырье для получения серной кислоты. Преимущества метода - степень очистки до 95-96 %, возможность очистки запыленных газов с высокой температурой, отсутствие отходов и сточных вод. Но способ громоздок, требуются значительные капитальные и эксплуатационные расходы (на регенерацию поглотителя), применяется редко - в основном на установках, которые работают на сернистом топливе.
Аммиачный и магнезитовый методы в отличие от известкового позволяют возвращать реагенты в производство или получать товарные продукты.
Защита от оксидов азота
Максимальный выход оксидов азота наблюдается в зоне активного горения. В остальных зонах, где уровень температуры относительно ниже, атмосферный азот практически не окисляется. Это означает, что снижение температуры горения топлива способствует уменьшению содержания оксидов азота в выбросах. Снижение выбросов оксидов азота с дымовыми газами электростанций обеспечивается режимными и конструктивными мероприятиями, направленными на уменьшение образования газов в топках котлов (двухступенчатое сжигание, рециркуляция дымовых газов в зону горения, сжигание топлива при малых избытках воздуха, разработка новых типов горелок и различное конструктивное решение топочных устройств). На выбор оптимального метода снижения содержания оксидов азота в топочной камере существенно влияют мощность котла и вид топлива (газообразное, жидкое, твердое). На газомазутных энергетических котлах режимными и конструктивными мероприятиями удается сократить выброс оксидов азота на 35-40 %. При этом увеличение стоимости ТЭС не превышает 2 %. При сжигании твердых топлив применение даже комплекса конструктивных и режимных мероприятий позволяет снизить выброс оксидов азота не более чем на 25 %. Перспективным способом снижения выбросов оксидов азота является очистка дымовых газов. Азотоочистительные установки следует использовать лишь после исчерпания возможностей подавления реакций образования оксидов азота сравнительно дешевыми технологическими методами, так как очистка дымовых газов от азота сравнительно дорогое мероприятие. Наиболее распространенный аммиачно-каталитический метод разложения оксидов азота имеет степень очистки до 85 %. В качестве катализаторов используются сплавы из металлов платиновой группы (палладий, платина) или составы, содержащие никель, хром, цинк, ванадий и др.
Большого эффекта можно достичь при сжигании твердых топлив в топках с "кипящим слоем", а также при газификации топлив и использовании парогазовых установок. При сжигании газифицированных топлив количество оксидов азота может быть снижено на 80-90 %.
Защита от оксида углерода
Химические методы очистки не нашли промышленного применения. Используется в основном дожигание СО до СО2 при высоком содержании СО, при низком - используют каталитическое окисление.
Защита от токсичных веществ
Применяют следующие методы: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, каталитические, термические, конденсации. Для физической абсорбции на практике применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.
Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концентрации извлекаемого компонента в отходящих газах, объема и температуры газа, содержания примесей, наличия хемосорбентов, требуемой степени очистки. Выбор производят на основании результатов технико-экономических расчетов.
Адсорбционные методы очистки газов используют для удаления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами-адсорбентами. Процессы очистки проводят в периодических или непрерывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком – невозможность очистки запыленных газов.
Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Их проводят в реакторах различной конструкции. Термические методы применяют для обезвреживания газов от легко окисляемых токсических примесей.
3) Рассеивание вредных веществ в атмосфере
Концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы зависит не только от объема вредных выбросов, но и от климатических и метеорологических условий местности, а также от конструкции дымовой трубы, в первую очередь от ее высоты (концентрация обратно пропорциональна квадрату высоты трубы). В связи с этим рост требований к охране воздушного бассейна при прочих равных условиях ведет к необходимости увеличения высоты дымовых труб, наиболее высокие из которых в настоящее время превысили 300 м. Создание высоких труб обходится достаточно дорого, причем их стоимость по мере увеличения высоты возрастает почти по квадратичной зависимости. Тем не менее стоимость дымовых труб значительно ниже, чем сооружений по очистке дымовых газов, что с экономической точки зрения говорит в пользу труб. Однако в настоящее время сооружение высоких дымовых труб не признается в качестве генерального направления охраны воздушного бассейна, так как вредные выбросы из высоких дымовых труб рассеиваются на весьма значительные расстояния. Отрицательное воздействие электростанций на обширные территории страны может иметь различные неблагоприятные последствия, в том числе такие, как кислотные дожди, ухудшение состояния атмосферы в удаленных районах в результате наложения выбросов на повышенные антропогенные и природные концентрации вредных веществ и т.п. В связи с этим в настоящее время приоритет отдается методам, позволяющим максимально снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, после чего для обеспечения должного ПДК допускается выбирать соответствующую высоту труб. В ряде районов (Восточная Сибирь, Урал, Закавказье) наблюдаются значительные концентрации вредных примесей вследствие того, что условия погоды не обеспечивают рассеивания и удаления промышленных выбросов из приземного слоя атмосферы. В таких районах требуется обратить особое внимание на организацию мероприятий по защите воздушного бассейна. Следует избегать строительства предприятий с большими выбросами в местах застоя воздуха и часто повторяющихся туманов, более тщательно подходить к выбору площадок для предприятий с учетом розы ветров.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Задание 1.
Построить график «Изменение среднегодовой температуры в атмосфере» по следующим данным:
1950г. - 15,11960г. – 15,0
1970г. – 14,81980г. – 15,0
1990г. – 15,02000г. – 15,3
2005г. – 15,5
Что вы наблюдаете на графике. С чем это связано? Укажите конкретные причины.
Задание 2.
Заполнить таблицу (отметить знаком + загрязнители усиливающие изменения).
Изменения Основные примеси в атмосфере
Углекислый газ Метан Озон Сернистый газ Оксиды азота Фреоны
Парниковый эффект Разрушение озонового слоя Кислотные дожди Фотохимический смог Пониженная видимость атмосферы Задание 3.
Построить столбиковую диаграмму «Показатели загрязнения атмосферы в России» по следующим данным:
1995г.
Загрязнение всего – 11169 тыс. т
Промышленное загрязнение – 9526 тыс. т
1999г.
Загрязнение всего – 10856 тыс. т
Промышленное загрязнение – 9260 тыс. т
2005г.
Загрязнение всего – 9966 тыс. т
Промышленное загрязнение – 8454 тыс. т
Какие наблюдения вы наблюдаете на диаграмме? Почему?
Задание 4. Вы входите в состав рабочей группы по разработке проекта модернизации отопительно-производственной котельной на одном из предприятий химической промышленности. В качестве основного топлива в этой котельной используется природный газ, в качестве резервного - мазут. При разработке проекта необходимо предусмотреть ряд мероприятий по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, которые позволят сократить расходы котельной на платежи за загрязнение окружающей среды.
Задача рабочей группы - предложить перечень мероприятий, которые помогут снизить количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ. Для этого:
1)Используя теоретический материал определите состав загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу Вашим предприятием.
2)Выпишите возможные направления предотвращения и улавливания вредных компонентов.
3)Выберите перечень наиболее оптимальных для вашего предприятия способов снижения количества выбрасываемых загрязняющих веществ, письменно обоснуйте свой выбор.
Все прогнозы, диаграммы, графики оформите в тетради или в компьютере.
Практическая работа № 5
Тема: Изучение Федеральных законов «Об охране окружающей среды», «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».
Цель: изучить правовые вопросы экологической безопасности.
Время выполнения: 2 часа
Оборудование: тетрадь, ручка, учебная литература и федеральные законы «Об охране окружающей среды», «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».
Практические знания и умения, которые должны быть получены студентами:
- знать понятия основные понятия законов
- знать задачи и цели федеральных законов;
- уметь ориентироваться в законах и ответить на поставленные вопросы с помощью законов.
- уметь четко формулировать свою точку зрения по вопросам, обсуждаемым на занятии.
Ход работы:
Задание 1: Познакомиться с ФЗ «Об охране окружающей среды»,
заполнить таблицы №1 и №2
Таблица №1
Принципы природоохранной политики
Главы и статьи ФЗ
«Об охране окружающей среды»
1.Приоритет охраны жизни и здоровья человека, обеспечение благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха человека. 2.Научно обоснованное сочетание экономических и экологических интересов общества, обеспечивающих реальные гарантии прав человека на здоровую и благоприятную для жизни окружающую природную среду. 3.Рациональное использование природных ресурсов. 4.Соблюдение требований природоохранного законодательства в совокупности неотвратимости наказания за экологические нарушения. 5.Гласность в работе органов, занимающихся вопросами экологии, тесная связь с общественностью и населением в решении природоохранных задач. 6.Международное сотрудничество в сфере охраны окружающей среды. Таблица №2
Права граждан в области охраны окружающей среды Обязанности граждан в области охраны окружающей среды
1. 1.
2. 2.
3. 3.
4. 4….
Ответить на следующие вопросы:
Перечислите важнейшие прироохранительные законы Российской Федерации.
Как отражена охрана природы в Конституции Российской Федерации?
Назовите объекты охраны окружающей среды.
Назовите права и обязанности граждан в области охраны окружающей среды.
Перечислите виды ответственности за нарушение законодательства в области охраны окружающей среды, поясните каждый вид ответственности.
Задание 2: Познакомиться с ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и ответить на вопросы.
а. Какие санитарно-эпидемиологические требования предъявляются:
к продукции производственно-технического назначения, товарам для бытовых нужд и технологиям их производства;
к потенциально опасным для человека веществам;
к пищевым продуктам, пищевым добавкам, продовольственному сырью, контактирующим с ними материалам;
к продуктам, ввозимым на территорию РФ;
к организации питания населения;
к литьевой воде;
к атмосферному воздуху;
к эксплуатации производственных помещений;
к условиям труда;
к условиям работы с источниками физических факторов воздействия на человека
б. Какие виды ответственности за нарушения санитарного законодательства предусматриваются законом.
в. Каков порядок наложения штрафа за санитарные правонарушения.
г. Кто возмещает вред личности или имуществу граждан в результате нарушения санитарного законодательства.
Литература: Федеральные законы «Об охране окружающей среды»,
«О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».
Практическая работа № 6
Экономические механизмы природопользования
и охраны окружающей среды
Цель – показать возможность получения двойного дивиденда от природоохранных мероприятий.
Время выполнения 2 часа
Практические знания и умения, которые должны быть получены студентами:
- умение анализировать влияния производства на окружающую среду
-умение правильно подобрать технологию и экономические механизмы с целью уменьшения негативного влияния производства на окружающую среду
Теоретические основы. До 90-х годов основные усилия в области экологически чистых технологий были направлены на разработку и передачу технологий очистки, предназначенных для удаления вредных примесей из атмосферных выбросов и стоков, их безопасной обработке и удаления. В 90-е годы этот акцент сместился в сторону развития экологически более чистого производства и сокращения объёма или устранения вредных веществ в различных технологических процессах. Основное внимание в этой области стало уделяться не очистке отходов, а налаживанию экологически более чистого производства, энергоэффективного, включающего предотвращение образования загрязнения, отходов производства, выбросов «парниковых» газов. Более чистое производство - это концепция оптимизации производственных процессов. Подход к чистому производству представляет собой превентивную, интегральную стратегию, которая применяется ко всему производственному циклу с целью:
повышения производительности за счёт более эффективного использования сырья, энергии и воды;
продвижения идеи снижения негативного влияния на окружающую среду за счёт уменьшения количества производимых отходов и выбросов в месте их образования;
снижения влияния продукции на окружающую среду в течение всего её жизненного цикла.
Ход работы:
Задание 1. Предложить способ переработки отходов производства и потребления (покрышек, строительного мусора, стекла, пластика и т.п.). Охарактеризовать вторичную продукцию.
Задание 2. Рассчитать экономический результат от природоохранных мероприятий, исходя из следующих условий: эколого-экономический ущерб до проведения природоохранных мероприятий У1, после их проведения составил У2. Дополнительный годовой доход после проведения экологических мероприятий составляет Д. Оценить экономический результат от проведения природоохранных мероприятий по следующему алгоритму:
1.Найти величину предотвращенного экономического ущерба от загрязнения У. которая определяется как разность между расчетными величинами ущерба, который имел место до осуществления рассматриваемого мероприятия У1, и остаточного ущерба после проведения этого мероприятия У2 по формуле:
У = У1-У2
2. Найти величину экономического результата от проведения природоохранных мероприятий по формуле: Р = У + Д, где Д - годовой прирост дохода от улучшения производительности показателей деятельности предприятий или от продажи нового продукта.
3.Сделать выводы о преимуществах эколого-экономических проектов.
Исходные данные Варианты
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Эколого-экономический ущерб до природоохранных мероприятий. У1, млн. руб. 300 400 350 500 450 300 400 350 500 700
Эколого-экономический ущерб до природоохранных мероприятий. У2, млн. руб. 50 150 100 100 50 50 60 70 90 40
Дополнительный чистый доход 150 250 200 300 200 150 150 100 130 400
Литература
Николайкин Н.И. Экология: Учеб. для вузов / Н.И.Николайкин, Н.Е.Николайкина, О.П.Мелехова. – 6-е изд., испр. ─ М.: Дрофа, 2008. ─ 622с.
Литература:
1. Федеральный закон от 23 ноября 1995 г. «Об экологической экспертизе» с изм. и доп. от 15 апреля 1998 г. // СЗ РФ. 1995. №48. Ст. 4556; 1998. № 16. Ст. 1800.
2. Федеральный закон от 10 января 2002 г. «Об охране окружающей среды» // Российская газета. 2002. 12 января.
6. Константинов В.М. Экологические основы природопользования. – М.: Академия, 2009
7.Трушина Т.П. Экологические основы природопользования: Учебник. - М.: Издательство «Феникс», 2010.- 220 с.
8. Гальперин М.В. Экологические основы природопользования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010
9. Мисник Г.А., Мисник Н.Н., Нарежная Е.В. Экологическое право – Ростов н/Д: Феникс, 2010
10. Ерофеев Б.В. Экологическое право. – М.: ФОРУМ, 2009