Москва – 2004

УДК  658.382.3.

 

© Гурковская Е.А. Безопасность жизнедеятельности. Раздел 3. Основы промышленной экологии. Часть 2. Защита почв от промышленных отходов. Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2004

 

Рекомендовано Институтом информатизации образования РАО

 

В данном пособии представлена общая характеристика экологических проблем, связанная с деформацией природных и биологических циклов хозяйственной деятельностью человеческого общества. В задачи пособия входит самостоятельное освоение студентами ключевых вопросов по загрязнению почв промышленными отходами, классификации отходов, создания малоотходных и безотходных технологий, проблем утилизации, хранения и комплексного использования отходов. В пособие включены тренировочные задания, тесты, словарь специальных терминов для повышения дидактической эффективности учебного процесса.

Пособие предназначено для студентов 2, 3, 4, 5, 6 курсов всех специальностей и всех форм обучения

 

Охр. тр. – 1.22.0608 зчн.плн.      Охр. тр. – 1.22. 2701 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 2710 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 0608 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2701 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 2710 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 2102 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2703 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 2712 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 2102 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2703 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 2712 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 1706 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2704 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 2713 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 1706 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2704 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 2713 зчн. скр.

Охр. тр. – 1.22. 0702 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2705 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0611 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 0702 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2705 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 0611 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 2202 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2707 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0211 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 2202 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2707 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 0211 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 3117 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2708 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0606 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 3117 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2708 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 0606 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 3511 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 0604 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0204 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 3511 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 0604 зчн.скр    Охр. тр. – 1.22. 0204 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 3510 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 3513 зчн.плн.  Охр. тр. – 1.22. 0605 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 3510 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 3513 зчн.скр.   Охр. тр. – 1.22. 0605 зчн.скр.

    

Автор            Гурковская Елена Александровна

 

Рецензенты: Фетисов А.Г., канд. тех. наук, профессор, зам. зав. каф. «Промышленная экология и безопасность производства» РГТУ «МАТИ»

                      Шеховцова Т.Н., док. хим. наук., профессор, зам. зав. каф. «Аналитическая химия» по методологии преподавания МГУ.

Редактор        Свешникова Н. И.

 

©  Московский государственный университет технологий и управления, 2004

     109004, Москва, Земляной вал, 73

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ……………………….…….……………………………………..…….стр.

1. Экологические проблемы современности ………………………………………4

1. Загрязнение почвы……………………………………………………………….6

2.1. Пестициды как загрязняющий фактор………………………………………...7

3. Химия почвы и органические вещества………………………………………..10

3.1. Химический состав органических веществ………………………………….10

3.2. Условия разложения органических веществ………………………………...13

3.3. Биохимическое разложение органических веществ (остатков)…………….15

3.4. Превращение азота в почве…………………………………………………...18

4. Общая характеристика отходов промышленности……………………………20

4.1. Основные понятия отходов………………………………………….………..20

4.2. Классификация промышленных отходов………………………….…………21

4.3. Характеристика некоторых химических соединений…………….…………25

5. Методы хранения и утилизации отходов промышленности……….…………27

5.1. Использование хранилищ промышленных отходов………………………..29

5.2. Наземные полигоны…………………………………………………………..30

6. Разработка малоотходных и безотходных технологий и методов комплексного использования отходов промышленности…………………………………….33

6.1. Критерии классификации вторичных материалов и ресурсов ВМР……………………………………….…………………………………34

6.2. Классификация малоотходных и безотходных технологий (МБТ)………..35

6.3. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)…………………………………36

6.4. Химический комплекс………………………………………………………..37

7. Анализ и оценка структуры землепользования……………………………….41

7.1. Требования к экологическому обоснованию в преимущественной документации для рационального природопользования…………………………….42

7.2. Требования к экологическому обоснованию техники, технологии, материалов……………………………………………………………………………..44

Ключ к тестам для контроля усвоения учебного материала……………………45

Итоговый тест по разделу «Защита почв от промышленных отходов»……….45

Словарь основных терминов, понятий, определений ………………………… 51

Список рекомендуемой литературы……………………………………………..54

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Наука и техника начала третьего тысячелетия развивается в темпах геометрической прогрессии. Не является исключением и промышленность как одна из самых (если не самой) масштабных сфер деятельности человека. Подобного рода тенденция распространилась по всему миру. Российская Федерация обладает одним из мощнейших во всем мире промышленным потенциалом, который развивается стабильно и целенаправленно. Ежегодно во всем мире и в нашей стране миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных отходов поступает в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природе. В глобальных масштабах изменяется круговорот воды и газовый баланс в атмосфере. Огромное количество видов живых существ подвержены воздействию опасных веществ, в том числе на генетическом уровне, отсюда вытекает поражение целого ряда поколений организмов, а может и множества. Стало очевидным, что и люди не застрахованы от жатвы плодов своей беспечности и халатного отношения к природе. Поэтому необходимо тщательно следить за развитием и жизнедеятельностью организмов в зонах прямого и косвенного воздействия промышленных предприятий и смежных с ними объектов, осуществлять тщательный контроль над выбросами токсичных отходов в биосферу. Несмотря на давность и большое количество исследований в области экологически чистого производства, проблема утилизации и переработки промышленных отходов остается актуальнейшей проблемой в настоящее время.

1. Экологические проблемы современности

Ход событий поставил человечество во второй половине XX века перед проблемой, с которой оно раньше никогда не сталкивалось. Производственная деятельность достигла такого уровня, что стала сказываться на состоянии окружающей среды. Загрязнение атмосферы природных вод, почвенного покрова производственными и бытовыми отходами стало ощутимым фактором воздействия на глобальную систему биосферы. Губительные по своему воздействию события происходят  на отдельных территориях, где загрязнение окружающей среды создает угрозу для здоровья не только существующего поколения, но и будущих поколений.

Основной задачей является анализ основных, ныне существующих и перспективных способов утилизации и переработки промышленных отходов. Понятие промышленных отходов классифицируется по различным критериям: во-первых, по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования, степени их токсичности; во-вторых, по способам утилизации, переработке и, при необходимости, условиям их захоронения; в-третьих, по возможности комплексного использования отходов промышленности как в целом в промышленности, так и на примере металлургического, топливно-энергетического, химического и пищевого комплексов.

Экологическое обоснование хозяйственной и иной деятельности осуществляется для оценки экологической опасности  намечаемых мероприятий, своевременного учета аналогических, социальных и экономических последствий воздействия планируемых объектов на окружающую среду.

Экологически   и    экономически    обоснованные   решения  хозяйственной и иной деятельности должны гарантировать: экологическую безопасность населения, минимальный ущерб природной среде и населению при устойчивом социально-экономическом развитии территорий, рациональное и экономное расходование природных, материальных, топливно-энергетических и трудовых ресурсов, выпуск экологически безопасной продукции, сохранение биологического разнообразия, чистоты воздуха и почвы, источников водоснабжения водного бассейна и других природных объектов, внедрение высокопроизводительного мало- или безотходного технологического оборудования и техники.

На протяжении последних тысячелетий естественное развитие биохимических циклов масс обмена испытывает растущее воздействие хозяйственной деятельности человеческого общества.  Глубокие изменения в хозяйственной деятельности человека начали ощущаться в XIX веке, когда бурно начала развиваться индустрия. В сферу промышленного производства стали вовлекаться в значительном количестве массы химических элементов. В настоящее время во всем мире ежегодно добывается более 100 • 10⁵т минеральных ископаемых. Если эту величину соотнести по всей мировой суше, то окажется, что с 1 км² суши ежегодно извлекается около 700 т.  Воздействие  общественного производства распространяется  также на природные воды и атмосферу.  На производственные и бытовые нужды расходуется примерно 4,0 • 10³ км³ воды в год, т.е. 10% объема речного стока. Из атмосфер извлекается молекулярный азот и переводится в реакционные формы.

Одновременно в окружающую среду выбрасываются промышленными предприятиями сотни млн. т. газов и пыли, в поверхностные воды поступают десятки млн. т. бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков, почва загрязняется промышленными и бытовыми отходами.

Главная черта современной индустриальной технологии – низкая экономичность, обусловленная огромным количеством промышленных отходов. Обильные отходы в своем большинстве не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду и создают опасность для всех живых организмов, включая человека.

Значительный дисбаланс в природные циклы массообмена вносят отходы промышленных предприятий. Более 95% техногенных выбросов соединений серы представлено диоксидом серы SO₂, очень агрессивным ядовитым соединением. Оксиды серы, осаждаясь с атмосферными осадками, поражают растительность, губят почвенную биоту, вызывают заболевания населения.

Сильное изменение природных биохимических циклов происходит под влиянием пищевых и сельскохозяйственных производств. Суммарная площадь почв, находящихся в сфере земледелия составляет около 10% от площади всей суши, что составляет 15 • 10⁶ км².

Особого внимания заслуживает существующее распределение масс азота в мировом сельскохозяйственном производстве. В связи с агрохимической интенсификацией сельского хозяйства возникла проблема азота, имеющая экологическое значение. Во-первых, искусственное введение крупных масс азота в почве  нарушает сбалансированность массообмена в системе «почва↔растительность». Во-вторых, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышенную концентрацию этих элементов в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде.

Установлено, что попадающие в организм человека нитриты образуют соединения, нарушающие кислородный обмен в крови человека – метгемоглобинемию, что сопровождается  серьезными заболеваниями.

Избыточные массы азота, не захваченные в биохимический круговорот, вовлекаются в миграцию и нарушают нормальное функционирование экосистем в районах интенсивного сельскохозяйственного производства.

Хозяйственная деятельность человеческого общества  развивалась с прогрессирующей скоростью и ознаменовала наступление качественно нового этапа взаимодействия живого с окружающей средой. При этом массы элементов, мобилизируемые хозяйственной деятельностью человека, переходят в совершенно иные соотношения. Это вызывает деформацию природных циклов и изменение состава окружающей среды. Очень часто, хозяйственная деятельность непродуманна и несовершенна и создает острую экологическую опасность.

Для системы контроля за экологическим состоянием окружающей среды необходимо создать научно-методический аппарат, позволяет  разработать научно-обоснованный прогноз экологических последствий хозяйственных действий и новых производственных технологий.

 

Вопросы для самоконтроля:

 

1. Проанализируйте влияние человеческого общества на биогеохимические процессы на протяжении истории человечества.

2. Рассмотрите деформацию глобальных, региональных и локальных биогеохимических циклов в результате производственной деятельности человеческого общества.

3. Какие глобальные проблемы возникают в результате включения в природный цикл масс оксидов углерода, серы, азота индустриального происхождения.

4. Рассмотрите деформацию биохимических циклов массообмена под воздействием сельскохозяйственного производства на примере циклов азота, фосфора или калия.

5. Какова проблема биогеохимии городских и индустриальных агломераций и будущего человечества?

 

2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ

 

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.