Контрольная работа по дисциплине "Экология"

Скорость абсорбции зависит  главным образом от температуры  и давления: чем выше давление и  ниже температура, тем выше скорость абсорбции. Все аппараты жидкостной абсорбции делятся на три типа: колонные, тарельчатые и насадочные абсорберы.

Метод хемосорбции основан  на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с  образованием химических соединений. Реакции хемосорбции экзотермические. В качестве примера хемосорбции  рассмотрим очистку газовой смеси  от сероводорода мышьякощелочным методом.

При мышьякощелочном методе извлекаемый водород связывается оксисульфомышьяковой солью, находящейся в водном растворе.

Установки для хемосорбции  внешне напоминают используемые при  методе абсорбции. Оба эти метода называются мокрыми и в зависимости  от очищаемого компонента и применяемого растворителя или поглотителя их эффективность может достигать 0,75...0,92. Основной недостаток мокрых методов  в том, что при их реализации понижается температура газов, что уменьшает  их эффективность.

Метод адсорбции основан  на физических свойствах некоторых  пористых материалов селективно извлекать из газовоздушной смеси отдельные ее компоненты. Широко известный пример адсорбента с ультрамикроскопической структурой - активированный уголь. Метод адсорбции позволяет проводить очистку вредных выбросов при повышенных температурах.

Конструктивно адсорберы  выполняются в виде вертикальных или горизонтальных емкостей, заполненных  адсорбентом, через который проходит поток очищаемых газов.

При каталитическом методе токсичные компоненты газовоздушной смеси, взаимодействуя со специальным веществом - катализатором, превращаются в безвредные вещества. В качестве катализаторов используются металлы или их соединения (платина, оксиды меди и марганца и пр.). Катализатор, выполняемый в виде шаров, колец или спиральной проволоки, играет роль ускорителя химического процесса.

Добавка благородных металлов в виде пленки на поверхности катализатора составляет сотые доли процента к  его массе.

Термический метод или  высокотемпературное дожигание, который  иногда называют термической нейтрализацией, требует поддержания высоких  температур очищаемого газа и наличия  достаточного количества кислорода. В  термических катализаторах сжигаются  такие газы, как, например, углеводороды, оксид углерода, выбросы лакокрасочного производства. Эффективность этих систем очистки достигает 0,9...0,99, температура  в зоне горения - 500...750°С.

Серьезной проблемой современности  являются значительные выбросы сернистого ангидрида и окислов азота, которые  разносятся на огромные расстояния и  выпадают в виде «кислотных дождей», заражая водоемы, зеленые насаждения, грунтовые воды. Выбросы этих вредных  веществ наблюдаются в металлургии, при производстве серной кислоты  и минеральных удобрений.

Наиболее перспективным  направлением развития сернокислотного  производства считают получение  кислоты по схеме ДКДА (двойное  контактирование - двойная абсорбция). Общая степень контактирования в процессе достигает 99,8%, дополнительной очистки газа от сернистого ангидрида не требуется, выбросы S02 в атмосферу в два-три раза ниже, чем при одностадийном контактировании; повышается коэффициент использования сырья.

Каталитические методы очистки  газов основаны на реакциях в присутствии  твердых катализаторов, то есть на закономерностях  гетерогенного катализах. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превращаются в другие соединения, в отличие от рассмотренных методов примеси не извлекаются из газа, а трансформируются в безвредные соединения, присутствие которых допустимо в выхлопном газе, либо в соединения, легко удаляемые из газового потока. Если образовавшиеся вещества подлежат удалению, то требуются дополнительные операции (например, извлечение жидкими или твердыми сорбентами). Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и каталитических ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Проводят их в реакторах различной конструкции.

Санитарная  очистка - это очистка газа от остаточного содержания в газе загрязняющих веществ, при котором обеспечивается соблюдение установленных для последнего ПДК в воздухе населенных мест или производственных помещений. Эта очистка осуществляется перед поступлением отходящих газов в атмосферный воздух и именно на этой стадии необходимо предусматривать возможность отбора проб газов с целью контроля их на содержание вредных примесей и оценки эффективности работы очистных сооружений. Выбор способа очистки отходящих газов зависит от конкретных условий производства и определяется рядом основных факторов: объемом и температурой отходящих газов, агрегатным состоянием и физико-химическими свойствами примесей, концентрацией и составом примесей, необходимостью рекуперации или возвращения их в технологический процесс; капитальными и эксплуатационными затратами, экологической обстановкой в регионе. Прежде чем выбрать оборудование для очистки промвыбросов необходимо провести комплекс организационно-технических мероприятий для снижения валовых выбросов вредных веществ в атмосферу.

3.2Биологический способ очистки атмосферного воздуха

В природных условиях аэрозоли микроэлементов могут удаляться  с поверхности листьев дождем, ветром или вместе со слоем кутикулярного воска. Кроме того, удаление происходит за счет абсорбции микроэлементов листьями с последующей транслокацией. Удаление аэрозолей с листьев дождем зависит от характера поверхности листа и характеристик микроэлементов.

Все растения обнаруживают способность избирательно извлекать  химические элементы. В условиях окружающей среды сложного геохимического состава  растения выработали механизмы активного  поглощения элементов, участвующих  в жизненных процессах, и удаления токсичных избытков других элементов.

У растений в ходе эволюции и в течение жизни вырабатываются механизмы, приводящие к адаптации  и нечувствительности к изменению  химического баланса в окружающей среде. Поэтому реакции растений на микроэлементы в почве и  окружающем воздухе должны всегда рассматриваться  для конкретной системы почва - растение.

Надземные части растений - это коллекторы всех атмосферных  загрязнителей. Химический состав городских  растений может служить индикатором  для выделения загрязненных областей.

Очистные сооружения промышленных предприятий пока не позволяют полностью  освобождать отходы производства от вредных примесей. Поэтому дополнительным способом доочистки воздуха является биологический. Роль биологического фильтра играет растительность, в первую очередь, древесная. Безудержная эксплуатация и сведение лесов, расширение сельскохозяйственных посевов сокращают продуктивность работы зеленого фильтра, как по площади, так и по времени. Известно, что агроценозы, даже самые высокоурожайные, уступают естественным лесным фитоценозам по суммарной за год биологической продуктивности в сходных экологических условиях. Следовательно, так же уменьшается фотосинтетическая деятельность, обеспечивающая необходимый баланс СО2 и О2 в атмосфере и связывание атмосферных загрязнителей. Проблема сохранения "зеленых легких" планеты и их биосферной функции стоит достаточно остро.

Результаты исследований свидетельствуют о важной роли древесных  растений в процессах выведения  газообразных примесей из атмосферного воздуха. При этом многие считают, что  основной способ снижения уровня загрязнения  воздуха - технологический (фильтры, уловители), а биологический способ можно  рассматривать только как дополнительный, вспомогательный.

Наземные органы растений активно реагируют на повышение  концентрации химических элементов  в почве, накапливая их выше уровня, необходимого для обеспечения нормального  роста и развития растений. Растения могут усваивать, и вовлекать  в метаболизм двуокись серы, окислы азота, аммиак, подобно ассимиляции  листьями углекислого газа. В условиях повышенного содержания в атмосфере  этих газов в тканях происходит значительное увеличение содержания азота и серы.

Поглотительная способность  насаждений зависит от состава пород, полноты, класса бонитета, возраста, ассимиляционной  поверхности крон деревьев, длительности вегетации. Наибольшей поглотительной способностью обладают древесные растения. За ними, по мере снижения поглотительной способности, идут местные сорные травы, цветочные растения и газонные травы. В фитоценозах газы поглощают  не только растительность, но и почва, вода, подстилка, поверхность стволов  и ветвей деревьев и другие элементы. Изучалось влияние выхлопных  газов автотранспорта на видовой  и количественный состав лесного  напочвенного покрова. В результате чего было установлено, что на всех пробных площадях наибольшее распространение  в лесном напочвенном покрове  получила будра плющевидная.

Роль отдельных компонентов  экосистемы в поглощении поллютантов можно определить только экспериментально. В природных условиях распределение поллютанта в экосистеме зависит от характера загрязнения воздуха и процессов транслокации ингредиента в экосистеме, как под влиянием биологических процессов, так и экологических условий.

На поглощение поллютанта растениями и отдельными элементами экосистем влияют экологические факторы. В оптимальных для фитоценоза условиях (повышенная освещенность и влажность воздуха, температура +25...30°С) лучше выражено и поглощение вредных газов растениями. В неблагоприятных для фитоценоза условиях снижается поглощение газов растительностью и усиливается роль почвы.

Лесные зеленые насаждения можно рассматривать как промышленный фитофильтр, призванный обезвредить атмосферные загрязнители. Критерием эффективности его работы должна быть способность снижать уровень загрязнения воздуха до предельно допустимых концентраций.

4.  Определение   экономической  эффективности   природоохранных мероприятий.

Экономическая эффективность  природоохранной деятельности означает ее результативность, то есть соотношение  между результатами и обеспечившими  их затратами на природоохранные мероприятия. Оценка экономической эффективности затрат на охрану окружающей среды необходима для наиболее рационального использования ограниченных материальных и финансовых ресурсов предприятия. Она служит:

• для оценки уже полученных выгод (или невыгод);
• для выбора наиболее целесообразного варианта природоохранного проекта;
• для определения объема затрат, необходимых для достижения оптимальных эколого-экономических результатов.

В нашей стране в недавнем прошлом для определения экономической  эффективности капитальных затрат, в том числе и природоохранного назначения, использовалась методика, предложенная академиком Т. С. Хачатуровым, в соответствии с которой эффективность определялась, как соотношение годового эффекта от проведенного мероприятия (Э_г) за вычетом текущих затрат (С) к величине капитальных вложений (К):

Э_к=(Э_г – С)/К      

Полученный при этом коэффициент  эффективности (Э_к) сравнивался с нормативным коэффициентом эффективности капитальных вложений Е_н. Рассматриваемое направление использования капитальных затрат считалось эффективным, если расчетный коэффициент эффективности Э_к удовлетворял условию: Э_к > Е_н. Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений устанавливался как величина, обратная сроку их окупаемости (Т): Е_н = 1/Т. При среднем сроке окупаемости по народному хозяйству, равном 8,3 года, норматив эффективности капитальных затрат Е_н был равен 0,12.

В рыночной экономике экономическую  эффективность затрат определяют как  соотношение результатов (выгод) и затрат. Данный подход получил название анализ «затраты–выгоды». Формализовав ее применительно к инвестициям в основной капитал природоохранного назначения, мы получим выражение, аналогичное приведенному выше:

Э_з = Р/З,      

где Э_з — экономическая эффективность годовых природоохранных затрат; Р — полный годовой эффект (результат); З — затраты, определившие эффект.

Полный экономический  эффект Р, или результат природоохранных затрат, проявляется в предотвращении экономического ущерба от техногенного воздействия предприятия на окружающую среду и получении дополнительного дохода в результате улучшения производственной деятельности предприятий в условиях более благоприятной экологической обстановки. Формализовано это выглядит следующим образом:

Р= П+∆Д,      

где П — величина годового предотвращенного экономического ущерба от загрязнения среды; ∆Д — годовой прирост дохода от улучшения производственных результатов.

 Величина годового  предотвращенного экономического  ущерба от загрязнения среды  определяется по формуле:

П = У₁ - У₂ ,     

где У₁, У₂ — величины ущерба до проведения природоохранного мероприятия и остаточного ущерба после осуществления мероприятия соответственно.

Годовой прирост дохода ∆Д от улучшения производственных результатов может быть определен следующим образом:

∆ ,    

где g_i, g_j – количество продукции i-, j-го видов, получаемых соответственно до и после осуществления оцениваемого мероприятия; z_i, z_j —оценка единицы i-, j-й продукции.

Общим правилом для нормального  экономического решения является превышение выгоды над затратами, то есть чистый экономический эффект, определяемый путем сопоставления результата (полного экономического эффекта) природоохранных мероприятий с затратами на их осуществление, должен быть положительным, т. е. должно соблюдаться условие: (Р–З) >0, или Р/З >1. Показатели затрат и результатов природоохранных мероприятий определяются применительно к первому году после окончания планируемого (нормативного) срока освоения производственной мощности природоохранных объектов в годовом исчислении.

Однако экологические  мероприятия редко приносят быстрый экологический результат, поэтому для определения экономической эффективности экологических затрат целесообразно использование коэффициента дисконтирования для корректного сравнения современных затрат и будущих выгод. В качестве коэффициента дисконтирования для приведения «будущих денег» к сегодняшнему моменту в современных расчетах принимается ставка банковского (ссудного) процента. Ставки дисконта, используемые международными организациями и многими банками, сейчас составляют 8–12%. Дисконтирование позволяет привести будущие результаты и затраты к современной стоимости по формулам: