Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Рациональное природопользование» для студентов обучающихся по направлению 280400 «Природообустройство» Томск 2010
1 чел. помогло. | скачать Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Утверждаю Директор ИГНД __ __А.К. Мазуров « » 2010 г. М.В. Решетько Рациональное природопользование Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Рациональное природопользование» для студентов обучающихся по направлению 280400 «Природообустройство» Томск 2010УДК 504.062 (076.5) ББК 20.18я73 Р472 Решетько М.В. Р472 Рациональное природопользование: Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления 280400 «Природообустройство» / М.В. Решетько. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 48 с. УДК 504.062 (076.5) ББК 20.18я73 Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии « 16 » ноября 2009 г. Зав. кафедрой ГИГЭ Доктор геолого-минералогических наук __________ С.Л.Шварцев Председатель учебно-методической комиссии ___________ Н.М.Шварцева Рецензент доктор географических наук, профессор ТПУ ^ © Решетько М.В., 2010 ©  Томский политехнический университет, 2010© Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2010 ВВЕДЕНИЕУчебным планом дисциплины «Рациональное природопользование» предусмотрены лабораторные работы в течение двух семестров. Темы лабораторных работ приведены в содержании данных методических указаний. Целью лабораторных работ по дисциплине «Рациональное природопользование» является формирование экологического мышления и навыков самостоятельного использования полученных знаний в профессиональной деятельности. Студент обязан выполнить лабораторную работу в полном объеме, предусмотренном методическими указаниями, и в часы, регламентированные расписанием, оформить в установленные сроки отчет по лабораторной работе и защитить его. Отчет о выполнении лабораторной работы должен включать титульный лист, оформленный согласно образцу ТПУ, цели выполненной лабораторной работы, расчеты, их обоснование и выводы.
Цель работы: Научится определять класс ПЗА в заданном регионе и давать рекомендации по размещению объектов промышленности. ^ Природный потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) — совокупность метеорологических и климатических факторов, определяющих условия рассеивания выбросов в атмосфере и ее самоочищение. При районировании территории по ПЗА учитываются:
На территории России выделяется шесть классов ПЗА (рис. 1.1). Высокую экологическую опасность при промышленном освоении территории определяет не только высокий потенциал загрязнения атмосферы, но и другие климатические параметры, в частности степень экстремальности природных условий. Кроме того, высокая вероятность экологической опасности появляется при занятости ПЗА уже существующими или прогнозируемыми техногенными нагрузками. При выборе районов с заданной степенью экологичности при размещении промышленного объекта предпочтение отдается территориям с низким потенциалом загрязнения атмосферы при отсутствии факторов, увеличивающих его.  Рис. 1.1 Карта-схема «Районирование территории по природному потенциалу загрязнения атмосферы» Классы потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА): I — высокий опасный (ПЗА-I); II — повышенный (ПЗА-II); III — умеренный (ПЗА-III); IV — пониженный (ПЗА-IV); V — низкий (ПЗА-V); VI — очень низкий (ПЗА-VI); VII - территории с высокой занятостью ПЗА промышленностью; VIII - границы районов и подрайонов; IX - индексы районов и подрайонов В целом высокой экологической опасностью обладают территории с высоким потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-I), особенно в районах сильной промышленной освоенности. Следующая градация — территории с повышенным потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-II), которым присуща повышенная экологическая опасность, резко возрастающая в промышленно освоенных и урбанизированных районах и в районах действия экстремальных и стихийных процессов. Для территорий с умеренным потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-III) характерна низкая экологическая опасность промышленного освоения, за исключением промышленных районов Среднего и Южного Урала и высокоширотных районов с экстремальными природными условиями. Четвертая градация — пониженный потенциал загрязнения атмосферы ^ характеризуется низкой степенью экологической опасности. Для следующих градаций (ПЗА-V и ПЗА-VI) с низкими значениями потенциала загрязнения атмосферы возрастание экологической опасности происходит в районах действия пыльных бурь и в районах побережий морей с высокой встречаемостью стихийных бедствий и экстремальным климатом. На территориях с высоким потенциалом загрязнения атмосферы и интенсивной промышленной освоенностью возможно размещать лишь экологически безопасные производства с высокой степенью очистки. На территориях, обладающих резервом ПЗА, возможно размещение с меньшими ограничениями. Метеорологический потенциал загрязнения атмосферы (МПА) определяется конкретными метеоусловиями и постоянно изменяется. Для определения МПА используются параметры, определяемые на большом числе метеостанций. Для определения МПА используют формулу, предложенную Т.Г. Селегей: МПА = (Рсл + Р.)/(Ро + Рв) (1.1) где Рсл – повторяемость слабых ветров (0-1 м/с), Рт – повторяемость дней с туманом, Ро – повторяемость дней с осадками 0,5 мм и более, Рв – повторяемость скорости ветра более 6 м/с и более. ^ Высокий опасный потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-I) и худшие условия рассеивания на территории бывшего СССР характерны почти для всей Восточной Сибири, Саян, Алтая, гор Средней Азии, Казахстана и Кольского полуострова (классы 1а и 16). Эти территории обладают высокой экологической опасностью нового промышленного освоения. Класс Ia характеризуется однородным по всем направлениям переносом, наименьшим на территории. Его объем не превышает 10—12 млн м3/год при минимуме 5—6 млн м3, что определяет предельно малую интенсивность переноса Кип = 1-2. Он наблюдается в Восточной Сибири (Ia1, Ia2, Ia4, Iа5), в Саянах и на Алтае (Iа3) (см. рис. 1). Факторы, способствующие загрязнению атмосферы, характеризуются высокими значениями: повторяемость инверсий (изотермий) зимой — 95—100%, летом — 70—80%. Вследствие большой меридиональной протяженности района приходящая суммарная радиация варьирует в широких пределах. По радиации, осадкам и расчлененности рельефа выделяются: центральный (Ia1), северо-восточный (Iа2), юго-западный (Iа3) и юго-восточный подрайоны (Iа4,Iа5). В подрайонах Iа4 и Iа5 высокая степень экологической опасности загрязнения атмосферы возможна не только за счет высокого ПЗА, но также за счет будущего промышленного освоения, в частности в зоне тяготения к трассе БАМа (Iа4). Класс Iб — слабый воздушный перенос по большинству направлений в сочетании с умеренным переносом в одном каком-либо направлении. Такие условия наблюдаются на северо-востоке Сибири (I61), в горах Средней Азии и Казахстана (Iб2), Предуралье (Iб3), Закавказье (Iб4) и на Кольском полуострове (Iб5). Повторяемость штилей велика — на северо-востоке Сибири она составляет 40—50%, а менее всего (около 20%) — в Предуралье и горных тундрах Кольского полуострова. Опасные скорости ветра в подрайонах Iб3 и 1б5 достигают 20%. Повторяемость инверсий и изотермий также велика. Территории обладают высокой степенью экологической опасности за счет высокого ПЗА, а также сильной промышленной освоенности территории подрайона Iб5; средней, местами сильной промышленной освоенностью подрайона Iа4 и средней степенью промышленной освоенности территории подрайона Iб3. В этих подрайонах возможно размещение лишь малоотходных производств с высокой степенью очистки выбросов. Повышенный потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-II) с плохими условиями рассеивания выбросов в атмосфере характеризуется воздушным переносом, в 4—5 раз превосходящим худшие условия разноса на территории при преобладании умеренного переноса (Кип = 3-5) в сочетании со слабым или значительным переносом (Кип = 6-8) в какой-либо одной четверти горизонта (классы IIа, IIб, IIв, IIг). ^ характерен для юго-запада, юга (IIа1), а также запада ETC (IIa2) и Прибайкалья (IIа3). Объем годового переноса составляет 20-30 млн м3/год (Кип = 4-5). Годовая повторяемость штилей невелика. Инверсий, изотермий в Прибайкалье — до 90%, летом — около 60—70%. Часты туманы (до 40-60 дней в году). Для подрайонов IIа1 и IIа3 характерна повышенная степень экологической опасности за счет повышенного ПЗА и промышленной освоенности средней степени. В подрайоне IIа2 наблюдается высокая степень экологической опасности за счет сильной промышленной освоенности. ^ характерен для Северного Кавказа (IIб1), Центральной Якутии (IIб2) и Буреинской низменности (IIб3). На Северном Кавказе воздушный перенос составляет 20-30 млн м3/год (Кип = 5), повторяемость штилей — 10-20%; в прочих подрайонах более значительная — 20-30%, а в подрайоне IIб3 до 40%. Высока повторяемость инверсий в Центральной Якутии: зимой — 95-100%, летом — 80-85%. На Северном Кавказе высока повторяемость дней с туманом до 40-60% в год. Район Буреинской низменности, сильно подверженный влиянию муссонов, характеризуется сезонными колебаниями количества осадков: от 500-600 мм летом до 75 мм зимой. Центральная Якутия отличается засушливым климатом: летом осадки составляют 175-200 мм, зимой — 30-50 мм. Все подрайоны отличаются высокой степенью экологической опасности за счет повышенного ПЗА. ^ — слабый, умеренный и значительный перенос воздуха при преобладании умеренного наблюдается на Кавказе (IIв1), в Карпатах (IIв2) и на юге Западной Сибири (IIв3). Повсеместно зимой наблюдается высокая повторяемость инверсий, особенно в Западной Сибири (90-95%), значительна повторяемость штилей. Первые два подрайона (IIв1, IIв2) характеризуются повышенной степенью экологической опасности за счет высокого ПЗА, а третий (IIв3) — высокой ее степенью за счет сильной промышленной освоенности. ^ занимает обширную территорию, на которой выделяется девять подрайонов: юго-восточная часть ETC (IIг1/2), Приазовье (IIг1/2), северо-восток ETC (IIг2/1), восток ETC (IIг2/2), Заволжье (IIr2/3), северо-восточная половина Западной Сибири (IIг3), равнинный Казахстан (IIг4), равнины Средней Азии (IIг5/1) и юг Средней Азии (IIг5/2). Для юго-востока ETC, Приазовья и Средней Азии характерен умеренный и значительный северо-восточный перенос (Кип = 7-8). В остальных районах преобладает юго-западный перенос. Повторяемость штилей, как правило, незначительна, но повторяемость инверсий высока. Подрайоны Приазовья, Казахстана и особенно Средней Азии подвержены сильным пыльным бурям. В Средней Азии — самом запыленном районе — число дней с пыльными бурями превышает 40-60 в год. Для подрайонов Средней Азии характерны и самые высокие суммы солнечной радиации - до 140-160 ккал/см2•год - при самых малых в бывшем СССР осадках - 100-200мм/год. В Казахстане осадков также мало — около 300 мм. Таким образом, территориям с повышенным потенциалом загрязнения атмосферы присуща повышенная степень экологической опасности, которая резко возрастает в районах старого промышленного освоения за счет уже существующей занятости природного фона. Усложнение экологической обстановки в регионе происходит при наложении на условия воздушного переноса экстремальных и стихийных явлений — пыльных бурь, сильных местных ветров, повышенной влажности, экстремальных температур и др. Умеренный потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-III) со средними условиями распространения выбросов на территории. ^ 1 характеризуется умеренным и значительным с преобладанием умеренного, но местами сильным переносом на Дальнем Востоке (Ша1). Перенос в юго-восточную четверть при продолжительном зимнем муссоне может достигать 40 - 50 млн м3год (Кип = 8), для остальных четвертей Кип = 4-5. Повторяемость опасных скоростей ветра невелика — более 10%, а штилей значительна — до 30-50%. Инверсии часты во все времена года. Осадков выпадает до 700-800, мм, в теплое полугодие — 500-600 мм. Приток солнечной радиации велик - до 110-120 ккал/см2•год, ультрафиолетовой - 60-65кВт •ч/см2•год. Подкласс IIIa2 при такой же интенсивности переноса отличается от предыдущего (IIIа1) направлением переноса — наиболее значительный перенос направлен в северо-восточную четверть. Наблюдается на севере Сибири и отличается от класса Ша1 существенно меньшей суммой осадков (350- 400 мм), равномерно распределенных в течение года, а также значительно меньшей суммарной (около 75 ккал/см2 • год) и ультрафиолетовой (около 50 кВт- ч/см2 • год) радиацией. ^ Характерно распространение умеренного и значительного переноса, который наблюдается на северо-западе ETC (IIIб'/1 и IIIб1/2), на Урале (IIIб2/1 и IIIб2/2) и в северной Якутии по нижнему течению Лены (IIIб3). Во всех трех районах наибольший перенос направлен в северо-восточную четверть (Кип = 9-10). Повторяемость штилей - 10% на северо-западе ETC, наибольшая (около 30%) — в северной Якутии. Северные части районов получают существенно меньшие количества суммарной и ультрафиолетовой радиации. На северо-западе ETC эти величины составляют 80-90 ккал/см2 • год и 50 и 60 кВт•ч/ см2 •год соответственно, а на Урале 75-90 и 90-105 ккал/см2 • год и около 55 и 65 кВт•ч/см2 •год соответственно. ^ характеризуется умеренным, значительным и по крайней мере в одной четверти сильным переносом, преимущественно в северо-восточном направлении (Кип = 9-10). Повторяемость инверсий и опасных скоростей ветра - 25%, осадков выпадает до 500мм/год, зимой часты инверсии, штили. По притоку солнечной радиации класс подразделяется на два подкласса: северный (IIIв1) и южный (IIIв2). Таким образом, в целом для территорий с умеренным потенциалом загрязнения атмосферы характерна низкая экологическая опасность за счет существующего резерва ПЗА. Исключение составляют сильно промышленно освоенные территории Среднего и Южного Урала и высокоширотные районы с экстремальными природными условиями, в которых отмечается высокая экологическая опасность при размещении промышленных объектов. Пониженный потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-IV) Класс IVa — умеренный значительный перенос с преобладанием значительного наблюдается в центре ETC и подразделяется на два подкласса по величине приходящей радиации — северный (IVa1) и южный (IVa2) (в северном подрайоне до 85, а в южном — до 95 ккал/см2•год). Наиболее значителен перенос в северо-восточном направлении (Кип = 7-8). Инверсии круглый год. Осадков выпадает 500-600 мм/год. ^ — умеренный, значительный и сильный перенос с преобладанием значительного наблюдается на севере ETC и прилегающих к нему районах Западной Сибири. Наибольший перенос происходит в северо-восточном направлении (Кип = 7-8). Повторяемость штилей невелика — около 10%, а опасных скоростей ветра — 25%. Осадков до 400 мм. Для районов с пониженным потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-IV) характерна низкая степень экологической опасности, которая возрастает при сильной урбанизированности территории, например в районе IVa2. Низкий потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-V) Класс Va - значительный и сильный перенос (Кип = 10-12) в равной степени охватывает районы нижней Волги (Va1) и Прикаспийской низменности (Va2). Наибольший перенос происходит в двух противоположных направлениях — с северо-востока и с юго-запада. Повторяемость штилей около 10%, опасных скоростей ветра — около 25%, инверсий зимой около 90%, летом — около 70%. Различаются подрайоны по степени засушливости: в северном осадков выпадает 300-400, в южном — 150-200 мм/год; по величине приходящей радиации — 110 и 120 ккал/см2•год соответственно; по числу дней с пыльными бурями, которых больше в Прикаспийской низменности, что повышает потенциал загрязненности атмосферы. Класс Vб — значительный и сильный перенос, превосходящий минимальный на порядок, наблюдается в Арало-Каспийском районе. Отмечается большая засушливость климата — осадков 100—150 мм/год; большое поступление радиации (до 130—140 ккал/см2•год) и высокая повторяемость пыльных бурь. Характерна низкая степень экологической опасности за счет имеющегося резерва ПЗА, увеличивающаяся в безлесных и подверженных действию пыльных бурь территориях. Очень низкий потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-VI) характерен для северных и восточных побережий с сильным и очень сильным переносом (Кип = 11-14), на которых выделяется девять районов: балтийский (VIa), восточноевропейский (VIб), западносибирский (VIв), восточносибирский (VIг), чукотский (VIд), камчатский (VIe), охотский (VIж), сахалинский (VIз) и приморский (VIи). Каждый из районов отличается особенностями воздушного переноса, который во всех случаях велик. Общим для этих районов различного климата — от умеренного морского до субарктического и муссонного — являются частые штормы, малый приток радиации, избыточное увлажнение, обилие туманов. Хорошо проветриваемые побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов обладают очень низким потенциалом загрязнения атмосферы, лучшими условиями воздушного переноса на территории России с большим резервом ПЗА, но крайне экстремальные природные условия и явления стихийного характера создают здесь высокую степень экологической опасности при промышленном освоении. Таблица 1.1 Регионы для описания ПЗА по вариантам
Таблица 1.2 Населенные пункты для описания МПА по вариантам
Задание к работе:
Контрольные вопросы:
|
плохо
2средне
2отлично
2 