Тестове завдання

Розв’язання проводиться шляхом наведення правильного варіанту відповіді та відповідної аргументації до неї.

На приклад:

Виберіть правильну відповідь та обґрунтуйте її

1 Шліх – це концентрат тяжких мінералів, який отримують в результаті промивки рихлих утворювань, штучно подрібнених гірських порід або будь-яких мінеральних утворень;

Відповідь на таке питання має вид 1-б та потребує чіткого попереднього засвоєння поняття шліх та вибору фрази, яка найбільш повного його описує.

2 До зовнішніх факторів міграції хімічних елементів належать:

Відповідь має вид

б життєдіяльність організмів - у результаті біогеохімічних процесів може відбуватися поділ ізотопів, нагромадження й розсіювання багатьох елементів;

в концентрація водневих іонів - цей фактор характеризує кислотність (лужність) середовища й у багатьох випадках контролює осадження з розчинів хімічних сполук і коагуляцію колоїдів;

г радіоактивні зміни середи - у біосфері радіоактивне випромінювання приводить до взаємодії часток або фотонів з атомами хімічних елементів, що утворять різноманітні форми знаходження, які мають різні міграційні здібності.

Та потребує глибоких знань з теми «Основні фактори міграції хімічних елементів в земній корі».

3 Заповніть схему кругообігу кисню в біосфері:

Відповідь має вигляд:

1-г (кора вивітрювання), саме ця частина земної є джерелом кисню, що формується в процесах розкладання;

2-в (потреби господарства) використовує як чистий кисень, так і в вигляді різноманітних сполук;

3-а (ґрунти) ланка між атмосферою живою речовиною та корою вивітрювання;

4-б (вода) це одна з основних сполук кисню.

Необхідно освоїти матеріал теми «Біогеохімічні цикли важливих хімічних елементів»

Задача

В білетах присутні десять типів задач. Які потребують повного послідовного розкриття рішення, з описом формул та послідовності розв’язання.

Перший тип: Розрахувати електростатистичний баланс для заліза (ІІІ) і сірки (ІІ)

Рішення

Розрахунок ведеться за формулою:

де W – валентність іона елемента;

R_i – радіус іона.

Розрахуємо електростатичний баланс для заліза W= 3, R_i = 0,67·10^-10м = = 0,067 нм.

Розрахуємо електростатичний баланс для сірки:

Висновок: залізо елемент важкорозчинний, представлений у вигляді гідралізованих з’єднань. Сірка елемент, що легко переходить у природні води з твердої фази і не утворюють комплексних з’єднань.

Другий тип: Розрахувати параметри розбавлення для наступних умов: вміст хлоридів 120 мг/л, сульфатів 300 мг/л, необхідний розхід 1500 м³/добу, загальне надходження стічних вод 3000 м³/добу; вимоги користувача: вміст хлоридів 120 мг/л, сульфатів 250 мг/л; вміст в воді, що розбавляє: відповідно 50мг/л, 150мг/л.

Рішення

При необхідності розрахунків по розведенню води використається система рівнянь балансу:

Q₁ + Q₂ = Q_cм - рівняння балансу витрати потоків,

Q₁C₁ + Q₂C₂ = Q_смC_см - рівняння балансу домішок (солей),

де Q₁ - витрата очищеної води, м³/доб;

Q₂ - витрата води, що розбавляє, м³/доб;

С₁ - показники концентрації домішків в очищеній води (хлоридів, сульфатів, твердості, солевмісту),мг/л;

С₂ - концентрація домішків у воді, що розбавляє, мг/л;

Q_см - витрата змішаної води, м³/доб.

При рішенні системи рівнянь одержуємо формули для визначення витрат потоків, що змішуються:

Q₂ = Q_cм ,

Q₁ = Q_cм - Q₂,

Розрахуємо витрати води, що розбавлює по сульфатах:

Q₂= 1500· = 500 м³/добу;

Витрати води, що очищується:

Q₁=1500-500= 1000 м³/добу.

Третій тип: Розрахуйте ступень токсичності джерела, якщо до складу його викидів входять наступні речовини: сірчаний ангідрид, оксиди азоту, сполуки марганцю, нікель, сурьма та аміак. Вміст цих речовин дорівнює відповідно, мг/м³: 26, 17, 5,6, 12, 3 та 2.

Рішення

Спочатку розрахуємо коефіцієнти токсичності по кожній з речовин, які увійшли у пріоритетний ряд. Розрахунок ведемо по формулі:

де К_і – коефіцієнт токсичності речовини;

С_і – концентрація і-ї речовини, що міститься в викиді газоповітряної суміші, мг/м³;

ГДК_і – гранічно допустима концентрація і-ї речовини, мг/м³;

Потім розраховуємо сумарний коефіцієнт токсичності й зрівнявши його зі шкалою визначимо рівень токсичності об'єкта. Розрахунок ведемо по формулі:

,

де n – кількість речовин, щоввішли до пріоритетного ряду.

К_SO2= 26/ 0,25 =;

К_NOx= 17/ 0,25 =;

К_спол.Mn= 5,6/ =;

К_Ni= 12/ =;

К_Sr= 3/ =;

К_NO3= 2/ =;

Z= 26 +38,8 + 120 + 60000 + 130 + 210 – 6 = 60518,8.

Можем сделать вывод, что данный источник относится к чрезвычайно токсичным

Четвертий тип: Провести соціально-екологічну оцінку ефективності водоохоронних заходів, якщо маса річного скиду стічних вод без очищування дорівнює 1500 м³, маса стоку з очищенням 700 м³, норматив річного скиду 500 м³.

Рішення

Для розв’язання цієї задачі необхідно розрахувати коефіцієнти розвитку водо охороних заходів та стану водо охорони.

Коефіцієнт розвитку водоохоронних заходів розраховують за формулою:

де М₀ – витрата річного скиду стічних вод без очищення, м³;

ΔМ – зміна річного скиду стічних вод з очищенням, м³;

ΔМ = М - М₀,

М – витрата річного скиду стічних вод з очищенням, м³;

Коефіцієнт стану водо охорони розраховують за формулою:

де М_n – норматив річного скиду, м³.

В нашому випадку:

Порівнявши, отримане сполучення коефіцієнтів з таблицею можемо зробити висновок, що винос забруднюючих речовин зменшується, норматив якості води не дотримується, надійність у забезпеченні якості відсутня, ефективність заходів оцінюється в 3 бали й у цілому заходи неефективні.

П’ятий тип: Розрахувати технофільність заліза, марганцю, міді та срібла, якщо їх річний видобуток відповідно дорівнює 3,1·10⁸ т; 6,1·10⁶ т; 5,4·10⁶ т; 8·10³ т, а кларковий вміст відповідно: 4,69 т; 0,1 т; 4,7·10^-3; 7·10^-6 т.

Рішення

Технофільность - це відношення щорічного видобутку елементів (В) до його кларковому змістом у земній корі (К):

Т_і =

де і - це речовина

Д – видобуток відповідного елемента;

К – кларк елемента в грунтах.

Т_Cu =

Т_Mn =

Т_Fe =

Т_Ag =

Висновок: найбільш використованим в техногенних процесах виходячи з розрахунків є срібло.

Шостий тип: Визначити деструктивну активність заліза, кальцію, свинцю та марганцю, якщо їх технофільність дорівнює відповідно 300, 8, 800, 1234, а біофільність 185, 50, 356, 225.

Рішення

Деструктивна активність характеризує ступінь небезпеки хімічного елемента для живих організмів.

Деструктивна активність елементів:

А_Д =

де Т - технофильность,

Б - биофильность.

А_Д^Fe =

А_Д^Ca =

А_Д^Pb =

А_Д^Mn =

Висновок: найбільшу деструктивну активність має марганець, тому саме він є найбільш токсичним по відношенню до живих организмів.

Сьомий тип: Визначити радіус дії сульфатів, якщо початкова концентрація дорівнює 200 мг/м³, коефіцієнт зниження забруднення 0,01

Рішення

Визначення ведеться графо-аналитическим методом виходячи з наступного співвідношення

Сг=С₀·е^-ar

Прологарифмировав цей закон одержимо формулу для визначення радіуса дії забруднення:

lnCr = lnC₀-ar

де Co- концентрація забруднюючої речовини в джерела;

C_r- вміст речовини на відстані г від джерела;

a- коефіцієнт зниження забруднення;

r- відстань від джерела до крапки виміру.

Координати першої крапки:

r = 0 м; тоді lnC₀=ln200-0,01·0= ln200 =5,3.

Координати другої крапки:

r = 100 м; тоді lnC₁₀₀=ln200-0,01·100= 5,3 - 1= 4,3

Побудуємо графік залежності зниження концентрації сульфатів залежно від відстані.

Звідси одержуємо, що радіус дії джерела складе 530 м.

Восьмий тип: Визначити параметри сорбції по сульфатам, якщо початкова і концентрація дорівнює 800 мг/м³, породи глинястий сланець, пористість якого складає 15

Рішення

Розрахунок ведеться по наступній формулі:

q= К_фр ·С^1/n, Фрейдлиха

де Кфр - коэффициен Фрейдлиха,

Кг - коефіцієнт Генрі,

С- рівноважна концентрація в розчині,

Сорбційну здатність ґрунтів по сульфатах розраховуємо по рівнянню Фрейдлиха:

q₁=0.1*800^1/15=0,16 мг/м³;

q₂=0.1*500^1/15=0,15 мг/м³;

q₃=0.1*300^1/15=0,15 мг/м³;

q₄=0.1*100^1/15=0,14 мг/м³;

q₅=0.1*0^1/15=0 мг/м³.

Побудуємо графік залежності сорбційних здатностей ґрунтів.

Дев’ятий тип: Розрахуйте показники конвективного переносу в піщаниках, якщо їхня пористість дорівнює 12, коефіцієнт фільтрації 1,2м/доб., похил водоносного горизонту 0,01% (за рік).

Рішення

Конвективним переносом називається рух двох рідин у шарі з різкою границею між ними, по різні сторони, від якої мінералізація рідин залишається постійної. Він описується наступним рівнянням:

-V(δC/δx)=n(δC/δt),

де V - швидкість фільтрації, м/сут.;

С - концентрація компонента, мг/л;

t - час забруднення, сут.

х - довжина шляху, м.

Швидкість руху води визначається але формулі:

Vд=V/n,

V=K·І,

де Vд - дійсна швидкість руху води по порах;

К - коефіцієнт фільтрації;

І - ухил потоку підземних вод, ‰

Відстань прохідне рідиною розраховується по формулі:

Х_t= Vt,

1. Дійсна швидкість руху води

V= 1,2·0,01=0.012 м/сут;

V_д=0,012/12= 0,001 м/сут;

2. Відстань, яку проходитьа забруднення

X_t=0,001·365=0,365 м.

Десятий тип: Розрахуйте параметри дифузно-дисперсного переносу для глинястих сланців, пористість яких дорівнює 2, а швидкість фільтрації 2 м/доб.

Рішення

Дифузно-дисперсний перенос характеризується наступними показниками:

1. Гідродисперсія:

Dv = δ·v

де Dv - коефіцієнт поздовжньої дифузії;

δ - константа поздовжньої гідродисперсії, що відбиває геометрію неупорядкованого порового й трещинного простору гірських порід (для однорідних порід 0.1-10 див, для неоднорідних 10 до 100 див); '

v - швидкість фільтрації, м / доба.

2. Сумарний коефіцієнт дисперсії:

D=Dm+Dv

де D_m- коефіцієнт молекулярної дифузії

D_v-коефіцієнт поздовжньої дифузії.

3. Коефіцієнт поперечної дисперсії:

D=Dm + δ '·v

де D_m - молекулярна дифузія;

δ ' -константа поперечної мікродисперсії (для однорідних порід в 10-20 разів нижче, ніж δ, для неоднорідних в 3-5 рази).

1. Гідродисперсія становить:

D_v= 2*0.1=0.2 м²/добу;

2. Коефіцієнти молекулярної дифузії становить:

D_m= 10^-3 м²/добу;

3. Сумарна дисперсія становить:

D= 10^-3+0.2 =0.201 м²/добу;

4. Коефіцієнт поздовжньої дисперсії становить:

D^’=2*0.01+10^-3 =0.021 м²/добу.

КРІТЕРІЇ ОЦІНЮВАННЯ

Кожне з трьох завдань оцінюється окремо після чого виводиться середній бал. При виставлені остаточної оцінки ураховують відповіді студента на додаткові питання членів комісії.

«Відмінно» - відповіді на питання повні, аргументовані, студент вільно володіє матеріалом з дисциплін винесених на екзамен. Вільно оперує науковою термінологією. Самостійно розвиває власні обґрунтування на основі глибоких і міцних знань, вміє вільно використовувати знання.

«Добре» - відповіді на питання повні але не достатньо аргументовані. На достатньому рівні володіє термінологічною базою, робить певні узагальнення, має практичні навички обробки інформації.

«Задовільно» - відповіді стислі, слабо аргументовані, матеріал відтворюється механічно без логічних висновків, слабо володіє термінологічною базою, орієнтується в основних поняттях, має сталі практичні навички.

«Не задовільно» - відповів на деякі питання, відповіді не аргументовані, знання знаходяться на елементарному рівні, слабко володіє термінологічною базою.

При цьому:

Тестове завдання складається з шістьох частин та в разі правильного виконання отримує 2 бали

Студент має вибрати відповідне поняття та обґрунтувати цей вибір при цьому він отримує «0,3» бали. В разі, як що студент не може обґрунтувати свій вибір він отримує «0,2», за кожну неправильно відмічену відповідь - на «0,05» бали.

Теоретичне питання:

«1» бал - відповідь повна, аргументована та обґрунтована, студент вільно володіє матеріалом. Вільно оперує науковою термінологією, вміє вільно використовувати знання.

«0,75» бали - відповіді на питання повні але не достатньо аргументовані. На достатньому рівні володіє термінологічною базою, робить певні узагальнення.

«0,5» бали - відповіді стислі, слабо аргументовані, матеріал відтворюється механічно без логічних висновків, слабо володіє термінологічною базою, орієнтується в основних поняттях.

«0,25» бали – відповіді не повні, не аргументовані, знання знаходяться на елементарному рівні, слабко володіє термінологічною базою.

Практичне завдання:

«2» - студент обґрунтовано та в логічній послідовності викладає послідовність рішення задачі, повністю розкриваючи використані формули та зробивши на основі отриманих результатів відповідні висновки та узагальнення;

«1,5» - студент обґрунтовано послідовності викладає послідовність рішення задачі, повністю розкриваючи використані формули та зробивши на основі отриманих результатів деякі узагальнення;

«1» - студент в логічній послідовності викладає послідовність рішення задачі, розкриваючи використані формули не зробивши на основі отриманих результатів відповідних висновків;

«0,5» - при розв’язання питання вказуються відповідні формули без обґрунтування та опису, допущені помилки в розрахунках та не зроблені висновки.

Відповідно до перерахованих вище критеріїв студент отримує:

«2» - набравши від 0,25 до 2,25 балів;

«3» - набравши від 2,5 до 3,5 балів;

«4» - набравши від 3,5 до 4,25 балів;

«5» - набравши більш ніж 4,25 бали.

ЛІТЕРАТУРА

1. Алексеенко В.А.. Экологическая геохимия,: Учебник – М.: Логос, 2000г.

2. Апостолюк С.О., Джигирей В.С., Апостолюк А.С.. Промислова екологія, навчальний посібник, Київ, «Знання», 2005р.

3. Безерлова О.С., Орлов Д.С.. Биогехимия,: Учебник – Ростов н/Д: «Феникс», 2000 г

4. Богобоящий В.В., Курбанов К.Р., Палій П.Б., Шамандій В.М.. Принципи моделювання та прогнозування в екології,Київ 2004р.

5. Голицин А.Н.. Основы промышленной экологии, Учебник. Москва 2002г.

6. Люкшин В.С., Камзист Ж.С., Коваленко А.В.. Геоекологические исследования промишленно городских агломерацый, Киев, 1998 г.

7. Люкшин В.С., Камзист Ж.С., Коваленко А.А.. Рациональное природо-пользование, К КГРТ, 1997г.

8. Люкшин В.С., Камзист Ж.С., Коваленко А.А.. Организация. Экономика и управление рациональным природопользованием, К.. КГРТ. 1997г.

9. Природопользование: Учебник. Под ред. проф Арустамова Э.А. 2-е изд перероб ы дополн. - М. Изд-во „Дашков и К⁰”, 2000 г.

10. Экология города, К.: Либра, 2000 г.