Кафедра «Безопасность жизнедеятельности и экология»
МОНИТОРИНГ СРЕДЫОБИТАНИЯ
Методические указания к контрольной работе студентов–заочников
Разработала: д.т.н., профессор Л.В. Козырева
Тверь 2013
Содержание
| 1. | Общие методические указания по изучению дисциплины……………………………………………………… | |
| 2. | Методические указания к выполнению контрольной работы……………………………………………………………. | |
| 3. | Вопросы по вариантам контрольной работы…………………………………………………………….. | |
| 4. | Задача «Расчёт и оценка поверхностного стока с автомобильной дороги»…………………………………………. | |
| 4.1. | Методика расчета……………………………………………....... | |
| 4.2. | Задание на расчёт……………….................................................... | |
| 4.3. | Исходные данные по вариантам для расчета ………………….. | |
| 5. | Список рекомендуемой литературы……………………………. | |
| 6. | Образец оформления титульного листа………………………... |
Общие методические указания по изучению дисциплины
Студенты должны самостоятельно изучать материал по учебной и научной литературе в межсессионный период учебы и в период экзаменационной сессии. Формой контроля знаний студентов-заочников за межсессионный период учебы является контрольная работа (КР), выполняемая каждым студентом самостоятельно в соответствии с данным методическим указанием и рекомендованной литературой.
При самостоятельной проработке учебной и научной литературы студенту рекомендуется вести конспект. Это позволит наиболее качественно освоить изученный материал, а также подготовиться к экзамену (зачёту) по дисциплине «Мониторинг среды обитания».
Закрепление теоретических знаний по дисциплине осуществляется во время выполнения аудиторных практических занятий и в процессе самостоятельной внеаудиторной работы над КР.
Индивидуализация обучения студента-заочника при выполнении КР состоит в том, что он выполняет как теоретическую (пять вопросов), так и расчетную части по своему варианту. Вариант теоретической части КР и исходные данные к заданию студенту выдает лектор (это номер, под которым студент-заочник записан в журнале лектора).
Итоговой формой контроля знаний по дисциплине «Мониторинг среды обитания» является экзамен. Он проводится преподавателем после выполнения студентом-заочником всех видов учебных занятий по данной дисциплине.
2. Методические указанияквыполнению контрольной работы
Заочник выполняет КР по дисциплине «Мониторинг среды обитания» после самостоятельного изучения данной дисциплины и внимательного ознакомления с данными указаниями. КР состоит из ответов на пять вопросов (см табл. 1) и решения задачи.
Таблица 1 Варианты КР, номера контрольных вопросов
| Номер варианта | Номера контрольных вопросов |
| 1, 11, 21, 31 2, 12, 22, 32 3, 13, 23, 33 4, 14, 24, 34 5, 15, 25, 35 6, 16, 26, 36 7, 17, 27, 37 8, 18, 28, 38 9, 19, 29, 39 10, 20, 30, 40 | 1,11,21,31,41 2,12,22,32,42 3,13,23,33,43 4,14,24,34,44 5,15,25,35,45, 6,16,26,36,46 7,17,27,37,47 8,18,28,38,48 9,19,29,39,49 10,20,30,40,50 |
КР может быть выполнена на листах формата А4 (текст набирается на компьютере) или рукописно чернилами или пастой (кроме красного и зеленого цветов) четко и разборчиво на 12... 18 страницах ученической тетради.
На первой странице следует повторить номер варианта КР и номера вопросов и заданий на расчет. Затем пишется и подчеркивается полностью текст первого по порядку вопроса и дается текст ответа на этот вопрос; текст второго по порядку вопроса... ответ и т.д.; текст задания на расчет с соответствующими исходными данными... ход решения и итоговые выводы. В конце КР студентом приводится список использованной литературы, а также ставится дата выполнения и личная подпись студента.
Ответына вопросы должны показать умение студента анализировать и обобщать изучаемый материал, а в ответе должна быть вскрыта сущность рассматриваемого вопроса. Эти ответы и решения по заданиям должны сопровождаться схемами, рисунками, графиками или эскизами, выполняемыми карандашом на отдельных листах, и вклеиваться в текст по ходу ответа или расчета. Графический материал выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД.
Выполненную и правильно оформленную КР студент-заочник приносит на кафедру БЖЭ (ХТ-204а) ТГТУ. Работа, выполненная не по своему варианту, не зачитывается и возвращается студенту без проверки. Если контрольная работа не зачтена, то она должна быть исправлена в соответствии с замечаниями рецензента и после этого прислана на повторное рецензирование. При этом все замечания рецензента должны быть сохранены.
3. Вопросы по вариантам КР
1. Мониторинг природной среды. Определение. Цель. Задачи.
2. Мониторинг как многоцелевая информационная система
3. Мониторинг природной среды. Уровни реализации
4. Глобальная система мониторинга окружающей среды. Общая характеристика
5. Организация системы мониторинга окружающей природной среды в РФ
6. Государственная система наблюдений за состоянием природной среды в РФ. Общая характеристика.
7. Критерии оценки состояния объектов природной среды при проведении мониторинга
8. Геохимические основы исследования объектов природной среды. Общая характеристика
9. Миграция химических элементов в окружающей среде. Внутренние факторы миграции.
10. Миграция химических элементов в окружающей среде. Внешние факторы миграции.
11. Биологическая миграция элементов
12. Неравномерность распределения химических элементов в объектах природной среды
13. Гидрологические процессы и их влияние на химию природных вод. Общая характеристика. Антропогенные источники загрязнения
14. Основные типы природных вод и их химический состав
15. Приповерхностные гидрологические процессы и их влияние на химию природных вод.
16. Уравнение баланса растворенных веществ водосбора
17. Химический состав природных вод в естественных условиях
18. Мониторинг загрязнения поверхностных вод суши. Общая характеристика
19. Классификация пунктов стационарной сети наблюдения при гидрохимическом мониторинге
20. Мониторинг загрязнения поверхностных вод суши. Правила выбора створов при проведении гидрохимического мониторинга
21. Мониторинг загрязнения поверхностных вод суши. Правила отбора пробы в зависимости от типа водоема
22. Мониторинг загрязнения почв. Общая характеристика процесса.
23. Особенности состава почв и протекающих в них химических процессов
24. Антропогенные источники загрязнения почв
25. Нормативы качества почв в отношении загрязняющих веществ
26. Контролируемые показатели химического состояния почв при почвенно-химическом мониторинге
27. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха. Общая характеристика процесса. Антропогенные источники загрязнения
28. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха. Правила организации наблюдений.
29. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха. Определение перечня веществ, подлежащих контролю
30. Мониторинг источников загрязнения. Общая характеристика процесса
31. Особенности мониторинга техноприродных объектов
32. Структура мониторинга техноприродных объектов
33. Мониторинг энергетических загрязнений
34. Мониторинг трансграничного переноса загрязняющих веществ
35. Методы экологических исследований. Общая характеристика
36. Лабораторные и натурные эксперименты в экологических исследованиях
37. Ландшафтно-индикационные методы оценки состояния объектов природной среды
38. Общие понятия и принципы биоиндикации объектов природной среды
39. Системы дистанционного экологического контроля
40. Расчетный мониторинг среды обитания
41. Методы прогнозирования и контроля за чрезвычайными ситуациями природного характера
42. Основные принципы составления банка данных, необходимых для расчета по прогнозированию экологической ситуации
43. Характеристика основных источников экологической информации
44. Государственный экологический контроль. Общая характеристика.
45. Экологическая уникальность России.
46. Современный экологический кризис. Характеристика, этапы развития.
47. Пути сохранения биоразнообразия и генофонда биосферы
48. Международное сотрудничество в области защиты окружающей природной среды
49. Рациональное природопользование как основа экологической безопасности
50. Реализация концепции устойчивого развития в Российской Федерации на современном этапе
Задача: РАСЧЁТ И ОЦЕНКА ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА С АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
Методика расчёта
Оседающие на покрытии автомобильных дорог пыль, продукты износа покрытий, шин и тормозных колодок, выбросы от работы ДВС автомобилей, материалы, используемые для борьбы с гололедом, и т.д. приводят (при смыве дождевыми и талыми водами) к насыщению вод поверхностного стока различными загрязняющими веществами (3В), которые затем могут попасть в водные объекты.
Оценка загрязнения поверхностного стока (сброса) с автомобильных дорог выполняется в следующей последовательности:
1. Определение расхода дождевых вод Qcд, (л/с):
Qcд = qуд×F×K, (1)
где qуд – удельный расход дождевых вод, л/c на 1 га (для Тверской и окружающих ее областей и времени поверхностной концентрации 5 минут qуд = 4л/c на 1 га); F – площадь участка автодороги (моста), с которой вода будет поступать в водный объект, га; К - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода воды в зависимости от среднего продольного уклона участка дороги или моста (по табл.1).
Таблица 1. Значения К в зависимости от среднего продольного уклона дороги i
| i,‰ | 0,1 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| К | 0,56 | 0,80 | 0,87 | 0,94 | 1,0 | 1,05 | 1,18 | 1,35 | 1,48 | 1,59 | 1,69 | 1,77 | 1,85 | 1,92 |
2. Определение расхода талых вод Qcт,(л/с):
Qcт = 0,5×F×hc×Kc, (2)
где hc – слой стока за 10 дневных часов, мм (для Тверской и окружающих ее областей hc = 20 мм); Кс – коэффициент, учитывающий окучивание снега (Кс = 0,8).
3. Определение величины фактического сброса Мj (г/ч) j -го загрязняющих веществ (ЗВ) с поверхностными сточными водам по каждому ингредиенту (взвешенные вещества, свинец, нефтепродукты) загрязнения:
Мj = 3600×Сj×Qc, (3)
где Сj – фактическая концентрация j -го 3В в поверхностном стоке (табл. 2), мг/л; Qc – расчетный расход поверхностных сточных вод (принимают наибольший из рассчитанных выше расходов дождевых и талых вод), л/с.
Таблица 2. Концентрации загрязнений в поверхностном стоке с автодороги
| Кате-гория дороги | Концентрация ЗВ в поверхностном стоке, мг/л | |||||
| Дождевые воды | Талые воды | |||||
| Взвешен-ные вещества | Свинец | Нефте-продукты | Взвешен-ные вещества | Свинец | Нефте-продукты | |
| I | 0,28 | 0,30 | ||||
| II | 0,22 | 19,2 | 0,24 | 20,8 | ||
| III | 0,17 | 14,4 | 0,18 | 15,6 | ||
| IV | 0,11 | 9,6 | 0,12 | 10,4 | ||
| V | 0,09 | 7,2 | 0,09 | 7,8 |
4. Определение коэффициента турбулентной диффузии Д по формуле при заданной
Д = V × h / 200, (4)
где V - средняя скорость течения водотока, м/с; h.– глубина водоема, м.
5. Расчет коэффициента a, учитывающего влияние гидравлических факторов смешения:
(5)
где t – коэффициент, учитывавший место выпуска сточных вод (t = 1,5); f – коэффициент извилистости; Qмакс = Qc .
6. Коэффициент смешения сточных вод (СВ) с водой водотока (g):
(6)
где l ф – расстояние от выпуска СВ до створа водопользования по фарватеру, м; Qмин - среднемесячный расход воды водотока 95%-й обеспеченности, м3/с.
7. Расчет предельно допустимого содержания 3В в поверхностном стоке c учетом смешения его с водами водотока Cпрд, мг/л:
(7)
где СПДК – ПДК данного 3В в водотоке, мг/л (табл. 3), Сф – фоновая концентрация ЗВ, мг/л.
Таблица 3. ПДК ЗВ в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения
| ЗВ | ПДК, мг/л |
| Взвешенные вещества | Сф +0,25 |
| Нефтепродукты | 0,05 |
| Свинец | 0,1 |
8. Расчет предельно допустимого сброса ПДС (г/ч) загрязняющих веществ:
ПДС = 3600×Спрд× Qс, (8)
Задание на расчёт
Определить величину фактического сброса загрязняющих веществ (взвешенные вещества, нефтепродукты, свинец) в водоток с участка автодороги Тверской области. Содержание взвешенных веществ в реке (в природных условиях) Сф = 15 мг/л, фоновые концентрации прочих веществ отсутствуют. Автомобильная дорога имеет g- уюкатегорию с продольным уклоном i (‰) и площадью участка водосбора F (га). Глубина в русле водотока h (м), средняя скорость потока в русле V (м/с), расстояние от места выпуска CB до контрольного створа по течению реки l ф, (м), коэффициент извилистости f, минимальный расход воды в водотоке Qмин (м3/с).
Оценить возможность сброса сточных вод без предварительной очистки. Если величина М £ ПДС, то может быть допущен сброс поверхностных сточных вод с автодороги непосредственно в водоток без очистки. В случаях, когда М > ПДС, сброс поверхностных сточных вод без очистки не допускается. При очистке следует обеспечивать на выходе из очистного сооружения концентрацию 3В, не превышающую значение Спрд
4.3. Исходные данные по вариантам задачи
| Вариант | F, га | g | i, ‰ | V, м/с | h, м | f | Qмин, м3/с | l ф, м |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1,2 | I | 0,1 | 0,5 | 1,6 | 1,01 | |||
| 1,25 | II | 0,3 | 0,6 | 1,7 | 1,02 | |||
| 1,20 | III | 0,4 | 0,7 | 1,8 | 1,03 | |||
| 1,35 | IV | 0,5 | 0,8 | 1,9 | 1,04 | |||
| 1,40 | V | 0,6 | 0,9 | 2,0 | 1,05 | |||
| 1,45 | I | 0,8 | 1,0 | 2,1 | 1,06 | |||
| 1,50 | II | 1,0 | 0,9 | 2,2 | 1,07 | |||
| 1,55 | III | 1,5 | 0,8 | 2,3 | 1,08 | |||
| 1,60 | IV | 2,0 | 0,7 | 2,4 | 1,09 | |||
| 1,65 | V | 0,5 | 0,6 | 2,5 | 1,01 | |||
| 1,70 | I | 0,4 | 0,5 | 2,6 | 1,02 | |||
| 1,75 | II | 0,1 | 0,6 | 2,7 | 1,03 | |||
| 1,80 | III | 0,3 | 0,7 | 2,8 | 1,04 | |||
| 1,85 | IV | 2,5 | 0,8 | 2,9 | 1,05 | |||
| 1,90 | V | 3,0 | 0,9 | 3,0 | 1,06 | |||
| 1,95 | I | 3,5 | 1,0 | 3,1 | 1,07 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 2,00 | II | 0,4 | 0,9 | 3,2 | 1,08 | |||
| 2,05 | III | 0,1 | 0,8 | 3,3 | 1,09 | |||
| 2,10 | IV | 0,3 | 0,7 | 3,4 | 1,08 | |||
| 2,15 | V | 4,0 | 0,6 | 3,5 | 1,07 | |||
| 2,20 | I | 4,5 | 0,5 | 3,6 | 1,06 | |||
| 2,25 | II | 0,4 | 0,6 | 3,7 | 1,05 | |||
| 2,30 | III | 0,1 | 0,7 | 3,8 | 1,04 | |||
| 2,35 | IV | 0,5 | 0,8 | 3,9 | 1,03 | |||
| 2,40 | V | 0,6 | 0,9 | 4,0 | 1,02 |
Список рекомендуемой литературы
1. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / Под ред. Т.В. Гусевой. – М.: ФОРУМ: ИНФА-М, 2007. - 192 с.
2. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды: Учебник для вузов. – М.: Мир, 2005. – 296 с.
3. Дмитренко В.П. Экологический мониторинг техносферы: учеб. пособие для вузов по направлению 280700 - "Техносферная безопасность" (бакалавр) / Дмитренко, В.П., Сотникова, Е.В., Черняев, А.В. - СПб.: Лань, 2012. - 363 с.
4. Дулепов В.И., Лескова О.А. Экосистемный анализ. Владивосток: ВГУЭС. 2006. - 248 с.
5. Игнатенко Г.К. Первичная обработка данных экологического мониторинга. Обнинск: ИАТЭ. 2006. - 76с.
6. Косов В.И. Экологический мониторинг. Полевые и лабораторные методы экологических исследований: Учебное пособие / Косов В.И., Иванов В.Н., Иванов Г.Н.; ТГТУ - Тверь. - 108с. - 1996.
7. Мотузова Г.В. Экологический мониторинг почв: учебник для вузов по спец. и напр. подгот. высшего проф. образования "Почвоведение" / Мотузова, Г.В., Безуглова, О.С. - М.: Гаудеамус: Академический Проект, 2007. - 237 с.
8. Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3-е изд., доп. и перераб. – СПб.: «Крисмас+», 2004. – 248 с. Электронный ресурс: https://www.anchem.ru/literature/books/muraviev/.
9. Новиков А.В. Экологический мониторинг: учеб. пособие / Новиков, А.В., Кузовлев, В.В., Левинский, В.В.; Тверской гос. техн. ун-т - Тверь: ТвГТУ, 2014. - 111 с.
10. Панин М.С. Химическая экология: Учебник для вузов. – Семипалатинск: 2002. – 852 с.
11. Привалов В.Е. Лазеры и экологический мониторинг атмосферы: учеб. пособие для вузов по направлениям подготовки магистров "Техн. физика" / Привалов, В.Е., Фотиади, А.Э., Шеманин, В.Г. - СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2013. - 288 с.
12. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях. М.: Академия, 2004. – 406 с.
13. Сурикова Т.Б. Экологический мониторинг: учебник - Старый Оскол: ТНТ, 2013. - 343 с.
14. Тарасов В.В. Мониторинг атмосферного воздуха: учеб. пособие / Тарасов, В.В., Тихонова, И.О., Крученина, Н.Е. - М.: Форум; Инфра-М, 2008. - 127 с.
15. Тихонова И.О. Экологический мониторинг водных объектов: учеб. пособие для вузов по напр. "Энерго- и ресурсосберегающие технологии в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии" / Тихонова, И.О., Кручинина, Н.Е., Десятов, А.В. - М.: Форум: ИНФРА-М, 2012. - 151 с.
16. Шеина С.Г. Методологические основы организационно-технологического обеспечения мониторинга параметров среды обитания // Изв.вуз. Строительство. - N9. - С.88-93. – 2008.
17. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с. Электронный ресурс: https://www.ievbran.ru/kiril/.
18. Экологический мониторинг и экологическая экспертиза [Текст]: учеб. пособие для вузов по спец. "География. Охрана природы" / Ясовеев, М.Г., Стреха, Н.Л., Какарека, Э.В., Шевцова, Н.С.; под ред. М.Г. Ясовеева - Минск;М.: Новое знание;Инфра-М, 2013. - 303 с