Материал: Zadachnik_po_ekol_i_bzh2018
1 |
|
S = , |
(20) |
3,58 (X/Хм)2 – 35,2(X/Хм) + 120 |
|
г) если X/Хм 8 и F 2, то |
|
1 |
|
S = . |
(21) |
0,1 (X/Хм)2 + 2(X/Хм) – 17,8 |
|
Затем определяют Сх по формуле: |
|
Сх = См S |
(22) |
В задаче необходимо рассчитать S и Сх для следующих значений
(X/Хм): 0,2; 0,4; 0,8; 1; 1,6; 3,2; 6,4; 12,8.
Затем из соотношения Х = (X/Хм) Хм определить расстояния Х, соответствующие Вашему варианту, и построить график зависимости функции:
Сх = Ф(Х).
2.Определение ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО ВЫБРОСА (ПДВ) для данного предприятия по заданному в варианте вредному компоненту.
ПДВ определяется по формуле:
ПДВ = Кр (С - Сф), где Сф = 0. |
(23) |
Максимальная концентрация вредного компонента в устье трубы
ПДВ См.т = . (24)
Vг
В результате проведенных вычислений должны быть представлены следующие данные.
По первой части:
1.Коэффициент метеорологического разбавление – Кр.
2.Максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое – См.
3.Расстояние, на котором наиболее вероятна концентрация См, - Хм.
По второй части:
4.Предельно допустимый выброс - ПДВ.
5.Максимальная концентрация в устье трубы - См.т
6.График функции Сх = Ф(Х).
11
Варианты к расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
Исход- |
|
Последняя цифра номера студенческого билета |
|
|||||||
ные дан- |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
ные |
||||||||||
r |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
2,5 |
2 |
1,5 |
2 |
3 |
Тв, 0С |
20 |
22 |
24 |
18 |
20 |
22 |
20 |
22 |
24 |
20 |
Тг, 0С |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
Vг, м3/с |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
30 |
25 |
40 |
50 |
Н, м |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
60 |
70 |
80 |
100 |
D, м |
2 |
2,5 |
3 |
4 |
4,5 |
4 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
Исходные |
|
Предпоследняя цифра номера студенческого билета |
||||||||
данные |
|
1,5 |
|
2,6 |
|
3,7 |
|
4,8 |
|
0,9 |
Регион |
|
Урал |
Москва |
Санкт- |
Новоси- |
Дальний |
||||
|
Петербург |
бирск |
Восток |
|||||||
А, |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С2/3 мг град1/3 |
160 |
|
120 |
|
160 |
|
200 |
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
Диоксид |
Диоксид |
|
|
Оксид уг- |
|||
Компанент |
|
фенол |
Зола углей |
|||||||
|
|
азота |
|
серы |
лерода |
|||||
Ст, мг/м3 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,45 |
|
5,5 |
|
10 |
|
20 |
|
150 |
|
С, мг/м3 |
|
0,003 |
|
0,04 |
|
0,05 |
|
0,03 |
|
3 |
F |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
Номер варианта - NM, где N - предпоследняя цифра номера студенческого билета, М - последняя цифра номера студенческого билета.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Основные вещества, загрязняющие атмосферу.
2.Очистка выбросов в атмосферу от примесей.
3.Источники загрязнения и стратегия борьбы с загрязнениями.
4.Кислотные осадки.
5.Парниковый эффект.
6.Нарушение озонового слоя.
Литература: [I; 2; 3; 4; 5; 6;7] .
12
Задача № 3
РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВРЕМЕНИ ПРЕБЫВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ (УФ-ДИАПАЗОН) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТОЛЩИНЫ ОЗОНОВОГО СЛОЯ
Содержание озона в атмосфере - важный фактор в формировании интенсивности и спектрального распределения УФ - солнечной радиации в области В (280320 нм). Даже относительно небольшое изменение концентрации озона в атмосфере ведет к значительным изменениям интенсивности жесткой составляющей УФ-радиации вблизи поверхности Земли. В настоящей задаче необходимо: а) установить зависимость уровня УФ-радиации от толщины озонового слоя; б) рассчитать допустимое время пребывания человека под воздействием солнечной радиации.
Энергетическая светимость Солнца, в зависимости от длины волны испускаемого электромагнитного излучения, близка к светимости абсолютно черного тела, нагретого до температуры 6000 К. Она описывается уравнением Планка:
r ( ,T) = |
2 c2 h |
|
hc |
1 |
||
|
exp |
|
|
1 |
||
5 |
|
|||||
|
|
|
k T |
|
||
Для коротковолновой (ультрафиолетовой) ее части справедлива формула Вина:
r ( , T) = |
|
2 c2 h |
exp |
|
|
h c |
, |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
||||||
5 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
k T |
|
|
Где h- постоянная Планка, h = 6,63 |
• 10-34 Дж с; |
|
|
|
|
|
||
- длина волны электромагнитного излучения, м; |
|
|
|
|
|
|||
k - постоянная Больцмана, k = 1,38 |
• 10-23 Дж/К; |
|
|
|
|
|
||
T - температура, по абсолютной шкале температур, К; с - скорость света, c = 3 108 м/с;
- 3,14… .
Умножая r( , T) на площадь поверхности солнца, получим полную спектральную светимость Солнца:
R( , T) = r( , T) 4 R С2 ,
где Rс – радиус Солнца, Rс = 6,96 108 м.
13
Разделив R( , T) на площадь сферы с радиусом, равным расстоянию от Солнца до Земли ( R0-3 = 150 • 109 м), получим Q( ,Т) спектральную плотность потока лучистой энергии Солнца в ультрафиолетовой области, достигающей верхних слоев атмосферы Земли:
|
|
|
R( ,T) |
|
|
|
|
|
|||
Q( ,Т) = |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Таким образом, |
|
|
4 R 02 3 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
RС2 |
|
|||
|
2 hc2 |
|
|
hc |
|
|
|||||
Q( ) = |
|
exp |
|
|
|
|
|
|
, |
Вт/м3; |
|
5 |
|
|
R |
2 |
|||||||
|
|
|
|
k T |
|
0 3 |
|
||||
(при расчетах Т = 6000 К).
Излучение с длиной волны 280-320 нм (по медицинской терминологии - область В) - наиболее важное для изучения повреждающего действия солнечной радиации, полностью определяется содержанием озона в атмосфере Земли, без учета влияния молекулярного и аэрозольного рассеивания. С учетом же этих факторов солнечную радиацию на поверхности Земли (ультрафиолетовая область) будем определять из соотношения:
|
Yλ Q( ) exp αλ μ χ β m σ z , |
Вт/м3, |
где |
- коэффициент поглощения озона, 1/см; |
|
|
- коэффициент молекулярного рассеивания; |
|
|
- коэффициент аэрозольного рассеивания; |
|
|
- толщина озонового слоя, см. |
|
|
Следует заметить, что µ, m, z - коэффициенты, |
зависящие от угла между |
|
нормалью к поверхности Земли и направлением распространения ультра- |
|
|
фиолетового излучения, при < 65°, μ m z secγ . |
|
|
Чтобы определить эффективную энергетическую освещенность, |
|
|
создаваемую широкополосным источником излучения, по сравнению с |
|
|
действием источника излучения с длиной волны 270 нм, обладающим |
|
|
максимальной эффективностью, воспользуемся формулой: |
|
Y эфф = |
Y |
S |
λi |
Δλ |
Вт / м2, |
λι |
|
, |
где: Y эфф – спектральная плотность потока энергии УФ - радиации ( УФР)
( для каждой длины волны); S i– относительная спектральная эффективность из-
лучения, безразмерная величина ( табл. 3.1 ); - интервал длин волн ,
= 10-8 м.
Допустимое время облучения УФИ можно определить разделив 30 Дж/м2 (предельно допустимая энергетическая доза облучения УФИ для = 270 нм) на эффективную энергетическую освещенность:
30
t доп. = , с
Υэфф
14
Исходные данные для решения задачи представлены в таблице
(таблицу заполнить!)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.1 |
||
|
, |
Q( ) |
, |
m |
, |
|
|
|
S |
|
Y , |
Yэфф |
tдоп |
||
|
нм |
1/см |
z sec |
cм |
, м |
i |
Вт/ |
, |
|
,с |
|||||
|
|
|
|
|
3 |
2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
Вт/м |
|
|
|
280 |
|
87,5 |
|
|
1,6 |
|
|
0,88 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
290 |
|
28,8 |
|
|
|
1,3 |
|
10-8 |
0,64 |
|
|
|
|
|
1 |
300 |
|
7,7 |
|
|
|
1,2 |
|
0,30 |
|
|
|
|
||
|
310 |
|
2,8 |
|
|
|
1 |
|
|
0,015 |
|
|
|
|
|
|
320 |
|
0,8 |
|
|
|
0,9 |
|
|
0,03 |
|
|
|
|
|
|
280 |
|
87,5 |
|
|
|
1,6 |
|
|
0,88 |
|
|
|
|
|
|
290 |
|
28,8 |
|
|
|
1,3 |
|
10-8 |
0,64 |
|
|
|
|
|
2 |
300 |
|
7,6 |
|
|
|
1,2 |
|
0,30 |
|
|
|
|
||
|
310 |
|
2,8 |
|
|
|
1 |
|
|
0,015 |
|
|
|
|
|
|
320 |
|
0,8 |
|
|
|
0,9 |
|
|
0,003 |
|
|
|
|
|
Вари |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ант |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
, см |
0 0,25 |
0 0,3 0 |
0,35 |
0 |
0,4 0 |
0,4 |
0 0,3 |
0 0,35 |
0 0,3 0 |
0,25 |
0 0,3 |
||||
, град |
15 |
25 |
|
35 |
45 |
15 |
|
25 |
35 |
45 |
25 |
30 |
|||
σ |
0,3 |
0,4 |
|
0,2 |
0,4 |
0,1 |
|
0,2 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
0,3 |
|||
По результатам расчета сделать выводы и ответить на контрольные вопросы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Каково биологическое воздействие УФ радиации на человека?
2.Какова роль озонового слоя атмосферы в защите от УФР?
3.Пороговые дозы облучения УФИ?
4.Источники разрушения озонового слоя?
5.Какие факторы влияют на плотность потока солнечной УФ радиации на уровне Земли?
Литература: [1; 2; 3; 4; 5; 6].
Задача № 4
РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ
15