Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности»

Контрольная работа

по дисциплине «Экология»

2016

Содержание

Введение

Модели производственных процессов с точки зрения экологии

Экологические балансы

Введение в оценку жизненного цикла

Глобальные модели

Вывод

Задача №1(вар.7) Расчет коэффициента опасности и определение категории опасности предприятия, исходя из массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ

Литература

Введение

Модели являются мощным средством познания действительности, так как открывают широкие возможности экспериментирования в тех сферах, где проведение натурного эксперимента по тем или иным причинам невозможно. Чем ближе модель к ситуации, тем рациональнее решения, принимаемые на ее основе и эффективнее ход производства. Наиболее распространенное определение модели дает В.А. Штофф: «Под моделью понимается такая мысленно представленная или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение даст нам новую информацию об ее объекте. Существует много разных по характеру и общности определений модели. Но при всем их многообразии, каждое из них в той или иной форме указывает, что основой отношений модели и отображаемого объекта является аналогия, т.е. подобие модели объекту в каком-то определенном отношении. В силу свойства модели сообщать строгость и однозначность приобретенным даже помимо ее знаниям, недостаточно четкие ситуации в процессе построения модели приобретают определенный смысл. Поэтому уровень осведомленности о системе наилучшим образом отображается с помощью ее модели. С другой стороны, невозможность построить удовлетворительную модель системы свидетельствует, как правило, о недостаточности наших знаний о ней.

Для того чтобы модель с помощью которой описывается подлежащая решению задача, могла бы быть использована в практике управления, она должна отвечать двум основным требованиям:

1. Модель должна адекватно отразить все существование свойства изучаемых систем.

2. Должен иметься в наличии метод решения задачи, описанный данной моделью.

экология жизненный опасность загрязняющий

Модели производственных процессов с точки зрения экологии

Любой производственный процесс представляет собой некоторую систему, органически связанную с внешней средой. Такая производственная система получает из окружающей среды исходное сырье, материалы, энергию, а отдает в нее готовую продукцию и всевозможные отходы. Функционирование системы осуществляется благодаря потоку энергии, подводимой извне (электрическая, солнечная и т.п.) либо генерируемой внутри системы за счет физико-химических процессов. К отходам относятся все вещества и материалы, тепловые выбросы, физические и биологические агенты, которые попадают во внешнюю среду и в дальнейшем уже не участвуют в получении продукции или энергии.

Если пользоваться представлениями термодинамики, то как и все системы технологические процессы в принципе подразделяются на три категории: незамкнутые (открытые), замкнутые и изолированные. Абсолютное большинство реальных технологических процессов относятся к категории незамкнутых . Замкнутыми считаются такие системы, у которых отсутствует обмен с внешней средой веществом, но возможен обмен энергией. Технологическим аналогом замкнутой системы может служить такой процесс, в котором полностью отсутствуют отходы химических веществ -- твердые, жидкие и газообразные выбросы . Например, конечная сборка изделия из готовых деталей. При этом обмен с внешней средой исходным сырьем и готовой продукцией во внимание не принимается, хотя продукцию также можно рассматривать как отложенный отход. Теоретически возможны и изолированные процессы, которые не дают ни материальных, ни энергетических отходов. Примером может служить полностью эндоргенная (эндотермическая) реакция между двумя веществами, находящимися в строго комплиментарном количественном соотношении.

В общем случае все технологические процессы можно рассматривать с точки зрения их экологического соответствия, экологичности. Относительно экологичными можно считать такие технологические процессы и производства, воздействие которых на окружающую среду в рамках определенных количественных соотношений не нарушает нормального функционирования и устойчивости природных экосистем. Неэкологичные техпроцессы создают повышенную техногенную нагрузку и оказывает негативное воздействие на состояние окружающей природной среды.

Неэкологичным может быть любой технологический процесс: незамкнутый, замкнутый или изолированный. Так, замкнутый техпроцесс, не имеющий отвода химических веществ в окружающую среду, нельзя считать экологичным, если он сопровождается вредными физическими воздействиями (тепловые выбросы, шум, электромагнитные поля и т.п.). Даже изолированный техпроцесс может оказаться неэкологичным, если он поставляет в окружающую среду “экологически грязную” продукцию.

Экологичность производственных процессов можно оценить с помощью метода сырьевых балансов, который основан на законах сохранения: масса всех используемых ресурсов (сырья, топлива, воды и т.п.) в конечном итоге равна массе готовых продуктов и промышленных отходов.

Экологические балансы

Для оценки экологического совершенства производственных процессов целесообразно использовать балансовые методы, объединяемых понятием экобалансов. Мы уже упоминали метод сырьевых балансов, принципы которого были использованы при построении экологических моделей производственных процессов различной степени замкнутости. Экологические балансы представляют собой экологически ориентированный учет материальных и энергетических потоков в ПТС. Данные экобалансов применяются в самых различных областях и выражают растущую потребность в информации о техногенной нагрузке, оказываемой отдельным предприятием (отраслью промышленности, территориально-производственным комплексом) на окружающую среду. С помощью экобалансов обеспечивается возможность сравнения экологических последствий двух или нескольких промышленных продуктов, систем, процессов.

Введение в оценку жизненного цикла

Оценка жизненного цикла, как и оценивание экологической эффективности деятельности предприятия, имеет весьма широкую сферу применения. Данный инструмент экологического управления позволяет сконцентрировать внимание на экологических воздействиях на протяжении всего жизненного цикла продукции от получения сырья или изъятия ресурсов до утилизации продукции (от «колыбели до могилы»).

Оценка жизненного цикла (ОЖЦ) - это процесс учета экологических воздействий, связанных с продуктом, процессом или деятельностью, путем подсчета и определения использованных энергии, материалов и выбросов в окружающую среду, подсчета и реализации возможностей по введению в действие экологических улучшений (Гридэл, Алленби, 2004). Оценка охватывает полный жизненный цикл продукта, процесса или вида деятельности, включая добычу и переработку сырья, производство, транспортировку и распределение, использование и потребление, вторичное использование, обслуживание, рециклирование и конечное размещение.

Рис.4. Стадии жизненного цикла производственного процесса

Учитывая, что главный акцент в исследовании жизненного цикла ориентирован на экологические аспекты, процесс оценивания называют также оценкой экологического жизненного цикла (Пахомова и др., 2003).

Глобальные модели

Особый статус имеют математические модели, в которых рассматриваются глобальные изменения биоты в результате тех или иных антропогенных воздействий, или изменений климата в результате космических или геофизических причин. При моделировании глобальных экологических процессов необходимо учитывать огромное число факторов, пространственную неоднородность Земли, физические и химические процессы, антропогенные воздействия, связанные с развитием промышленности и ростом народонаселения. Сложность задачи требует применения системного подхода, впервые введенного в практику математического моделирования Дж. Форрестером. Результатом работ, выполненных по заказу Римского клуба - международной группы выдающихся бизнесменов, государственных деятелей и ученых стала построенная на основе идей Дж. Форрестера компьютерная модель "World 3". В 1972 г. результаты этой работы были суммированы в книге D.Meadows et al. "The limits to Growth", которая вызвала сенсацию. В модели Земля была рассмотрена как единая система, в которой происходят процессы, связанные с ростом населения, промышленного капитала, производства продуктов питания, потребления ресурсов и загрязнения окружающей среды. Результаты моделирования взаимодействия этих процессов привели к неутешительному выводу о том, что если существующие тенденции роста численности населения мира, индустриализации, загрязнения окружающей среды, производства продуктов питания и истощения ресурсов останутся неизменным, пределы роста на нашей планете будут достигнуты в течение ближайших десятилетий.

В последующие годы работа над моделью была продолжена. Блоки, характеризующие каждый из процессов, были разработаны гораздо более подробно, в модель включены данные, полученные за прошедшие годы специалистами разных областей. Результаты достаточно популярно изложены в книге Donella Meadows, Возможные пути достижения предельно допустимого уровня численности человечества схематически приведена на рис. 6.

Рис.6. Возможные пути достижения предельно допустимого уровня численности населения. (Д.Междоуз и др., 1994)

Рис.7. Результаты моделирования развития глобальных показателей при сохранении существующих тенденций развития. (Д.Междоуз и др., 1994)

Прогноз развития системы в случае сохранения существующих в настоящее время тенденций представлен на рис. 7. Как видно из рис., он соответствует четвертому сценарию "выхода за пределы" и коллапса (рис.6) Для того, чтобы осуществился сценарий монотонного приближения к устойчивому равновесию (2 на рис.6) необходимо принятие программ стабилизации численности населения и объема промышленного производства, внедрения технологий, уменьшающих выбросы загрязняющих веществ, эрозию почв и повышающих эффективность использования природных ресурсов (рис. 8)

Рис. 8. Развитие глобальных показателей в случае принятия программы стабилизации численности населения и объема промышленного производства, внедрения технологий, уменьшающих выбросы загрязняющих веществ, эрозии почв, и повышающих эффективность использования природных ресурсов.

В настоящее время интенсивно разрабатываются глобальные модели для прогнозирования климатических изменений, связанных с парниковым эффектом. Такого типа интегральные модели включают в себя огромные массивы сведений о включенных в них подсистемах. Например, разработанная в рамках международной программы "Climate Change 1995. включает в себя несколько взаимосвязанных блоков c разной степенью пространственной детализации. Субмодель "Промышленная энергетическая система" рассматривает 13 промышленных регионов, в каждом из них подсчитывается расходование энергии и промышленная продукция. Субмодель" "Экосистема суши" в этой модели разработана наиболее детально: изменения моделируются на сетке со стороной ячейки в 0,5 градуса. Каждая ячейка характеризуется своим климатом, топографией, почвой и растительным покровом с учетом взаимодействий растительность - климат - почва и изменений, которые вносятся в эту систему при эксплуатации человеком земель для сельскохозяйственных и промышленных нужд. Изменения растительного покрова рассчитываются в специальной подмодели "BIOME". Рассчитывают потенциальную продуктивность агрокультур и естественного растительного покрова, а также потребности населения данной территории в пище, корме для животных, древесине, топливе с учетом предпочтений населением того или иного вида пищи, и социоэкономических факторов. Учитываются также потоки продовольственных и промышленных товаров из одних районов Земли в другие, интенсивность автотранспорта в данной местности, инфраструктура, численность населения. Таким образом, устанавливаются локальные модели углеродного обмена для каждой местности и баланс газов, определяющих парниковый эффект, содержание которых в атмосфере включается в подмодель "Система атмосферы и океанов". Модель дает прогноз таяния полярных льдов, поднятия уровня мирового океана, значительного потепления климата в северном полушарии, в том числе на территории России, и связанного с этим смещения границ растительности, в том числе широколиственных и хвойных лесов к северу в область тундры.

Вывод

Таким образом производственный процесс - это совокупность всех процессов и операций, осуществляемых на предприятии, для получения из материалов и полуфабрикатов готовых изделий («от ворот до ворот»). Проектировщики современных промышленных продуктов сталкиваются со множеством проблем. Среди них можно выделить, прежде всего, такие, как неимоверная сложность проектируемого объекта и необходимость учета большого числа факторов, влияющих на эксплуатационные и потребительские свойства продукта. К числу приоритетных требований, предъявляемых к любому продукту, относится экологическая безопасность.

Оценка экологического риска и минимизация экологических воздействий осуществляются на протяжении всего жизненного цикла продуктов и процессов. Экологические модели производственных позволяют оценить технологии, используя комплекс методов:

· метод материальных балансов и технических расчетов;

· метод технологической альтернативы по отношению к существующим аналогам;

· методы прогнозирования техногенного риска, связанного с возникновением аварийных ситуаций;

· методы оценки экологической опасности технологий, включающие системный анализ связей технологической системы с природной средой: воздействия > изменения> последствия.

Другим важным свойством моделей является то, что с их помощью удается добиться необходимой строгости, однозначности и часто - количественной определенности в описании системы или ситуации в производстве. Поэтому рационализация управления, основанная на оптимизации принципиальных решений, а тем более его автоматизация невозможны без построения экологических моделей производственных систем. Вместе с тем полезная модель может быть построена лишь при достаточно глубоком знании моделируемого объекта, которое накапливают с помощью более традиционных методов познания. Таким, образом, модель является не только средством познания, но и его результатом. Применение моделирования в научных исследованиях и использование моделей в практике становится на определенном уровне развития знания о той или иной области действительности как возможным, так и необходимым, и способствует, в конечном итоге, достижению целей:

· предотвращение загрязнения;

· сокращение риска для окружающей среды;

· проектирование процесса с учетом жизненного цикла.

Моделирование производственных процессов является действенным средством разработки и методом оптимального управления этими систе-мами. Построение глобальных моделей позволяет оценить глобальные и локальные изменения климата, температуры, типа растительного покрова при разных сценариях развития человечества.

Задача № 1

Рассчитать коэффициент опасности и определить категорию опасности предприятия, исходя из массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ ОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

Категория предприятия определена по "Рекомендациям по деления предприятий на категории опасности в зависимости от массы и видового составе выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ".

КОП = (Mi / ПДКi),

где: Mi - масса выброса i-ro вещества, т/год,

ПДКi- среднесуточная предельно допустимая концентрация i-ro вещества, мг/м3,

n - количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием, i - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-ro вещества с вредностью сернистого газа.

Таблица значений для веществ различных классов опасности

Значения КОПi рассчитывают при условии, когда > 1.

При Мi /ПДК < 1 значения КОП не рассчитывают и приравнивают к нулю. Для расчета КОП при отсутствии среднесуточных значений предельно допустимых концентраций используют значения максимально разовых ПДК, ОБУВ или уменьшенные в 10 раз значения предельно допустимых концентраций рабочей зоны.

Категория опасности предприятия определяется в зависимости от величины КОП (п.1.9):

К 1 категории относятся предприятия, для которых выполняется условие:

КОП > 10

Ко 2-й категории относятся предприятия, для которых выполняется условие:

10⁴< КОП <10⁶

К 3 категории относятся предприятия, для которых выполняется условие:

10<КОП<10

К 4 категории относятся предприятия, для которых выполняется условие

КОП < 10

Расчет категории опасности предприятия

Предприятие относится ко 2 -й категории опасности предприятий при КОП = 11219,9. Суммации вредного действия: 6009 Азота диоксид, серы диоксид; 6046 Углерода оксид, пыль неорганическая: 70-20% двуокиси кремния

Литература

Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология. Природа-человек- техника: учебник / под общ. ред. А.П. Кузьмина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЗАО «Издательство «Экономика», 2007.

Инженерная экология и экологический менеджмент: учебник/ под ред.

Н.И. Иванова, И.М. Фадина.-М.: Логос, 2004.

Быков А.А. Проблемы анализа безопасности человека, общества и природы / А. А. Быков, Н. В. Мурзин. - СПб: Наука, 1997. - 247 с.

Гридэл Т. Е. Промышленная экология : учеб. пособие для вузов / Т. Е. Гридэл, Б. Р. Алленби ; пер. с англ. под ред. Э. В. Гирусова. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004.- 527 с.

Дьяконов К. Н. Экологическое проектирование и экспертиза: учебник для вузов / К. Н. Дьяконов, А. В. Дончева. - М.: Аспект Пресс, 2002.

Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: учебник для

вузов / под ред. И.И. Мазура. -М. :Высшая школа, 2001.

Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Математические модели биологических продукционных процессов. М., 1993,

Д.Х.Медоуз, Д.Л.Медоуз, Й.Рандерс. За пределами роста. М., 1994.

Кочуров Б. И. Экодиагностика и сбалансированное развитие : учеб. пособие / Б. И. Кочуров. - М.; Смоленск: Маджента, 2003.

Экология производства: научно-практический журнал, изд. ЗАО «Отраслевые ведомости» №1(30)”2007 (январь).

Размещено на Allbest.ru