Практическое занятие 5
Задание по охране почв
Нормирование загрязняющих веществ в почве
Определить массу и объем осадка, образовавшегося после очистки бытовых сточных вод, который допустимо использовать в качестве удобрения для сельскохозяйственного объекта.
Расчет количества осадка, который возможно использовать в качестве удобрения, проводится по следующей методике:
1. Составляется уравнение материального баланса, исходя из условия равномерного смешивания осадка с плодородным слоем почвы
Сф · М + Сос · m = Ссм (М + m),
где Сф – фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы; М – масса плодородного слоя почвы, кг; Сос – концентрация i-го вещества в осадке, мг/кг осадка; m = масса осадка, кг; Ссм – концентрация i-го вещества в почве после смешивания ее с осадком, мг/кг почвы.
Для того чтобы осадок можно было использовать в качестве удобрения, необходимо соблюдение следующего основного условия для каждого вещества:
Ссм ≤ ПДК,
где ПДК – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы.
2. Определяется объем W и масса М плодородного слоя почвы на участке по формулам:
W = H · S, M = W · pп,
где H – мощность почвенного слоя, м; S – площадь с/х объекта (участка), м2, pп – плотность почвы, т/м3.
3. Масса осадка m, подлежащего размещению на участке, определяется по вышеприведенной формуле материального баланса:
m= М × (Ссм - Сф).
Сос - Ссм
4. Максимальный объем осадка V, предназначенного для размещения на участке, составит:
V = mpос
, где pос – плотность осадка, т/м3.
Высота осадка будет равна: h = V.
S
Пример.
Осадок, образовавшийся при очистке бытовых сточных вод, содержит медь в концентрации С(Cu)=14г/м3, и нитраты в концентрации С(NO3ˉ)=450г/м3. Плотность осадка pОС = 1,30т/м3. Плодородный слой участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава мощностью H=0,3м и плотностью pП = 1,55т/м3. Фоновая концентрация меди в почве по данным санитарно-эпидемиологической службы равна Сф(Cu)=0,3мг/кг почвы, нитратов – Сф(NO3ˉ)=40мг/кг. Требуется определить массу m, объем V и высоту h осадка, который допустимо использовать в качестве удобрения для с/х объекта на площади S=0,5га.
Решение:
Объем и масса плодородного слоя почвы на участке площадью S=0,5га составят:
W = 0,3м · 5000м2 = 1500м3, M = 1500м3 · 1,55т/м3. = 2325т.
Для определения массы осадка по уравнению материального баланса сначала необходимо найти концентрацию меди и нитратов из расчета на кг осадка
Coc(Cu)= 
= 
= 10,8 мг/кг
Coc(NO3 -)= 
= 
=346,2 мг/кг
Для определения максимально допустимой массы осадка для меди и нитратов, принимаем концентрацию каждого из них после смешивания равной ПДК.
m(Cu)= 
= 
= 
804,8 т
m(NO3-)= 
= 
= 967,9 т
Расчеты показывают, что для меди и нитратов максимально допустимая масса осадка различна, поэтому для размещения осадка следует выбирать минимальное значение размещаемой массы осадка, т.е.
mос = min { m(Cu), m(NO3ˉ)} = 804,8 т.
При выборе массы осадка, рассчитанной для меди и равной 804,8 т, концентрация нитратов в осадке после смешивания составит: Сос(NO3ˉ) =
Cос (NO 3-) × mос + Cф (NO 3-) × M mос + М
т.е. меньше ПДК.
346, 2 мг / кг ×804,8×103 кг + 40 мг / кг × 2325×103 кг
= = 92 мг / кг,
804,8×103 кг + 2325×103 кг
Максимальный объем V и высота h осадка, предназначенного для размещения на участке, составят:
V = mос = 804,8 = 619,1 м 3;
h = V = 619,1 = 0,124 м = 12, 4 см.
pос 1, 3
S 5000
Задание. Определить массу m, объем V и высоту h осадка, а также концентрацию всех компонентов в осадке, который допустимо использовать в качестве удобрения для с/х объекта на площади S согласно данным варианта, выбранного по последней цифре в номере списка группы.
Варианты для выполнения задания
Таблица 5.1
| Данные для расчета | № варианта | ||||||||||
| Площадь участка S, га | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | |
| Мощность почвен- ного слоя H,м | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,25 | 0,3 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | |
| Плотность почвен- ного слоя pП, т/м3 | 1,50 | 1,51 | 1,52 | 1,53 | 1,54 | 1,55 | 1,56 | 1,57 | 1,58 | 1,59 | |
| Фоновое содержание в почвен- ном слое Сф(х), мг/кг | Cu | 0,20 | 0,30 | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 0,20 | 0,30 | 0,40 |
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3ˉ | |||||||||||
| Содержание в осадке С(х), г/м3 | Cu | ||||||||||
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3ˉ | |||||||||||
| Плотность осадка pос, т/м3 | 1,35 | 1,30 | 1,25 | 1,40 | 1,20 | 1,30 | 1,22 | 1,26 | 1,28 | 1,32 |
| Данные для расчета | № варианта | ||||||||||
| Площадь участка S, га | 1,5 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,05 | 1,15 | 1,25 | |
| Мощность почвен- ного слоя H,м | 0,25 | 0,2 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | 0,25 | 0,2 | 0,3 | |
| Плотность почвен- ного слоя pП, т/м3 | 1,60 | 1,61 | 1,62 | 1,63 | 1,50 | 1,52 | 1,54 | 1,56 | 1,58 | 1,60 | |
| Фоновое содержание в почвен- ном слое Сф(х), мг/кг | Cu | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,30 |
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3ˉ | |||||||||||
| Содержание в осадке С(х), г/м3 | Cu | ||||||||||
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3ˉ | |||||||||||
| Плотность осадка pос, т/м3 | 1,34 | 1,36 | 1,4 | 1,38 | 1,25 | 1,30 | 1,40 | 1,27 | 1,32 | 1,36 |
Предельно допустимые концентрации веществ в почве
Таблица 5.2
| Наименование вещества | Медь | Марганец | Ванадий | Нитраты |
| ПДК, мг/кг почвы | 3,0 |