Количественную оценку степени загрязнения окружающей среды можно сделать с помощью коэффициента загрязнения G (j), представляющего собой совокупность от всех потенциально возможных загрязняющих веществ S, отнесенных к приведенному числу загрязняющих веществ mn:
G (j) = S/mn
Величина определяется из выражения:
S = Σ (С/ F)· F(j)
где С - фактическая концентрация загрязняющего вещества, Ф – предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, F(j) – функция нормирования весов загрязняющих веществ в ранжированной последовательности из j загрязняющих веществ.
Верхние значения этой функции могут быть получены на основе формулы Лапласа в виде: F(j1) = 0,992; F(j2) = 0,984; F(j3) = 0,96; F(j4) = 0,884; F(j5) 0,626; F(j6) = 0,415 и т.д. Некоторые значения относительной вредности пылегазовых и растворенных загрязняющих веществ приведены в таблице, которую следует использовать при учете загрязняющих веществ в виде конгломератов
Приведенное значение числа ЗВ равно:
mn = Σ F(j)
Если учитывать ЗВ в виде некоторого m-мерного пространства, координаты которого отображаются соответствующими коэффициентами загрязнения, то комплексный коэффициент загрязнения выразится в виде:
Gk = √Σ G²m(j)
где Gk – комплексный коэффициент загрязнения; Gm(j) – коэффициент потенциально возможного ЗВ; m – число ЗВ.
Расчет коэффициентов и оценку степени загрязнения среды обитания для значений G > 1 можно сделать с помощью таблицы
Таблица
| Коэффициент загрязнения среды обитания G(j) | Словесная оценка степени загрязнения среды обитания |
| До 1,0 1 – 1,99 2 – 2,99 3 – 3,99 4 – 5 Более 5 | Безвредная Малая Существенная Интенсивная Весьма интенсивная Катастрофическая |
Определим коэффициент загрязнения воды сточными водами для экологического региона со следующими показателями:
- результаты наблюдений показали наличие в воде следующих ЗВ: углеводороды – 12 мг/л, детергенты – 16 мг/л, фенол – 17 мг/л, коагулированная смола – 1 мг/л, фтористые соединения – 0,1 мг/л;
- не удалось опросить экспертов о степени вреда, который эти вещества могут принести экологическим объектам (рыбе, людям и животным).
В связи с этим качественное ранжирование вредности веществ произведено работниками аналитической службы, а значения весов (в соответствии с номером ЗВ в ранжированной последовательности) определено по формуле Лапласа.
При таких исходных данных коэффициент загрязнения воды составит (таблица 1):
G(j) = (7,67 + 0,32 + 3,84 + 0,15 + 0,91)/4,45 = 2,897
Таблица 1
| № ЗВ | Исходные данные | Расчет | Результаты | |||||
| ЗВ | Концентра-ция ЗВ, мг/л | F(j) | Ф, мг/л | С/Ф | СF(j) Ф | G(j) | Словесная оценка степени загрязнения | |
| 1. 2. 3. 4. 5. | Фенол Фтористые соединения Углеводороды Коагулированные смолы Детергенты | 0,1 | 0,992 0,984 0,960 0,884 0,626 | 2,2 0,3 3,0 6,0 11,0 | 7,73 0,33 4,00 0,17 1,45 | 7,67 0,32 3,84 0,15 0,91 | 2,897 | Существенное загрязнение воды |
Исходя из результатов расчета G(j) и данных таблицы следует, что загрязнение воды существенно и требуются меры инженерного воздействия по оздоровлению среды обитания.
Задача 3-2 (вариант 5)
Дано:
Материальный баланс производства удобрений (т/ч): М1 = 60,5; М2 = 2,2; М3 =34,0; М4 = 28,70 (Н2О – 26, 00; F = 0,70; пыль - 2,00); М″4а = 3,03 (выбросы: Н2О – 3,00; F – 0,02; пыль – 0,01; ПДВ: F – 0,015; пыль -0,005); М′4 = 5,64 (отходы очистки: Н2О – 3,00; тв. фаза – 2,64, в т.ч. F -0,67); М″4в = 20,03 (сбросы: Н2О – 20,00; F -0,01; взвеси – 0, 02; ПДС: F – 0,00075; взвеси – 0,015).
Требуется:
Используя коэффициент ухудшения качества окружающей среды («метод комплексного анализа различных сред»). Определить наиболее предпочтительный из следующих вариантов природоохранительных мероприятий:
А) доведение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до ПДВ.
В) доведение сбросов загрязняющих веществ в водоемы до ПДС.
С-1) внедрение замкнутой системы производственного водоснабжения с оборотным использованием воды.
С-2) внедрение замкнутой системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды.
В расчетах принять следующие значения предельно допустимых концентраций: растворимые соединения фтора в пересчете на F - ПДКм.р.=0,02 мг/м3; ПДКв.р.= 0,75 г/м3; взвешенные вещества (пыль нетоксичная, взвеси) ПДКм.р. = 0,5 мг/м3; ПДКв.р = 10 г/м3.
Для факторов воздействия на окружающую среду принять следующие значения модифицированной функции Fр:
| Фактор | Х (масштаб распространения) | t (стойкость) | е (перенос в другие среды) | Fр |
| атмосфера | ||||
| пыль соединения фтора | 1 (местный) 1 (местный) | 1 (дни) 1 (дни) | 2 (переносится) 2 (переносится) | 0,4 0,4 |
| гидросфера | ||||
| взвеси соединения фтора | 1 (местный) 2 (региональный) | 1 (дни) 2 (недели) | 2 (переносится) 2 (переносится) | 0,4 0,6 |
В расчетах использовать характеристики материальных потоков, рассчитанные в единицах относительной токсической массы.
Решение:
Оценка экологической эффективности технологических процессов
и производств
Оценка экологической эффективности осуществляется на основании материального баланса М1 + М2 = М3 + М4 → 60,5+2,2=62,7=34,0+28,7
Балансовая схема материальных потоков производства удобрений, т/час.
М2 = 2,2
М1 = 60,5
 |
М3 = 34,0
М4 (m4) = 28,70
Вода 26,0
Фтор 0,7
Пыль 2,00
|
М4//а=3,03 выбросы
 |  |
М4/(m4/) = 5,65 вода 3,00
Вода 3,00 фтор 0,02
Тв. фаза = 2,64 пыль 0,01
В т.ч. фтор 0,67 М4//в=20,03 сбросы
Вода 20,00
Фтор 0,01
Взвеси 0,02
ПДВ фтор 0,015, пыль 0,005
ПДС фтор 0,0075, взвеси 0,015
Индекс относительной токсичности для сбросов и отходов: Ioi = етм/кг (етм – единица относительной токсичной массы – 1 кг загрязняющего вещества в 1 м3 сточных вод при ПДК = 1 г/м3. Таким образом, при разбавлении до ПДК 1 етм любого загрязняющего вещества содержится в 1000 м3 воды.
Для выбросов индекс относительной токсичности рассчитывается как
Io i= 0,01/ПДКм.р.i, етм/кг. Для сбросов Ici = 1/ПДКв.р.
Данные расчетов индексов относительной токсичности и материальных потоков в единицах относительной токсичной массы сведены в таблицу:
| Материальные потоки | М, кг/час | Индексы относительной токсичности: Ici = 1/ПДКв.р. Ici = 0,01/ПДКм.р., етм/кг | m, етм/кг | MПДВ(ПДЕ), Етм/кг | |
| М4(m4)-общее образование загрязняющих веществ | Н2о F пыль | 0,5 0,02 | - ∑390 | - - - - | |
| М4а″(m4а″)- выбросы | Н2о F пыль | 0,5 0,02 | - 0,2 ∑10,2 | - 7,5 0,1 ∑7,6 | |
| М4в″(m4в″)- сбросы | Н2о F взвеси | 1,33 0,1 | - 13,3 ∑15,3 | - 1,5 ∑11.5 |
Потоки загрязняющих веществ mр для исходной ситуации (базовый вариант) и вариантам осуществления природоохранных мероприятий, выраженные в единицах относительной токсичной массы.
| Факторы | Потоки загрязняющих веществ mр по вариантам мероприятий, етм/ч | ||||
| 0 (базовый вариант) | А | В | С-1 | С-2 | |
| атмосфера | |||||
| Пыль Соед. фтора | 0,2 | 0,1 7,5 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Гидросфера | |||||
| Пыль Соед. фтора | 13,3 | 13,3 | 1,5 | - - | - - |
| Σ mр= 25,5 | Σ mр=22,9 | Σ mр=21,7 | Σ mр=10,2 | Σ mр=10,2 |
Экспертная оценка показателя ухудшения качества окружающей среды Кs (метод комплексного анализа различных сред)
Расчет экологической эффективности Э рассматриваемого варианта осуществления природоохранных мероприятий:
Э = К0 - КS, где К0 и КS – показатели ухудшения качества окружающей среды по базовому и рассматриваемому варианту.
КS = Σ(Fр dр Wр),
где Fp - модифицированная функция; dp – относительная степень ущерба (принимается равной относительной степени воздействия на окружающую среду по вариантам решений); Wp – весовой множитель; n – число факторов воздействия на окружающую среду р (например, загрязняющих веществ).
Расчет весового множителя Wр = 1000 mр / Σ mр
(р – фактор воздействия)
Расчет степени ущерба dp = mр / mрmax
Где mр - воздействие на окружающую среду (например, масса или относительная масса загрязняющего вещества р); mрmax - максимальное значение воздействия на окружающую среду по сравниваемым вариантам решений (для загрязняющего вещества р).
Данные расчетов показателей ухудшения качества окружающей среды сведены в таблицу
Данные расчета ухудшения качества окружающей среды по вариантам природоохранных мероприятий и базовому варианту (исходная ситуация)
| Вещества (факторы воздействия) | Степень ущерба по вариантам решений mр/ mрmax | 0,1F | Весовые множители по вариантам решений Wр=1000 mр/Σmр | Составляющие показателя ухудшения качества окружающей среды по вариантам решений 0,1 F dр Wр | |||||||||||||||||
| А | В | С1 | С2 | А | В | С1 | С2 | А | В | С1 | С2 | ||||||||||
| атмосфера | |||||||||||||||||||||
| Пыль фтор | 0,5 0,75 | 0,4 0,4 | 3,2 | 0,8 98,4 | 3,6 184,4 | ||||||||||||||||
| гидросфера | |||||||||||||||||||||
| Пыль Фтор | 0,75 0,75 | - - | - - | 0,4 0,6 | - - | - - | 31,2 313,2 | 34,8 348,6 | 20,7 207,5 | - - | - - | ||||||||||
| К0= 504,6 | К0= 482,6 | К0= 416,2 | К0= | К0= | |||||||||||||||||
Экологическая эффективность вариантов решений Э = К0 - КS, где К0 и КS – показатели ухудшения качества окружающей среды по базовому и рассматриваемому варианту.
ЭА = 504,6 - 482,6 = 22 > 0, ЭВ = 504,6 – 416,2 = 88,4, ЭС = 504,6 – 400 = 104,6
Таким образом, наиболее предпочтительным вариантом осуществления природоохранных мероприятий является внедрение замкнутой системы водоснабжения с оборотным или повторным использованием воды (Э=104,6). Наименее эффективный вариант – доведение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до ПДВ (Э = 22).
Данная методика не позволяет различать варианты решений, связанные с оборотным или повторным использованием воды (варианты С1 и С2).