ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ - раздел Экология, М.г.ясовеев, Э.в.какарека, Н.с.шевцова, О.в.шершнев
...
М.Г.Ясовеев, Э.В.Какарека, Н.С.Шевцова, О.В.Шершнев
ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ
Минск 2010
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка»
М.Г.Ясовеев, Э.В.Какарека, Н.С.Шевцова, О.В.Шершнев
ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ
По редакцией М.Г.Ясовеева
Рекомендовано Министерством образования Республики Беларусь для студентов высших учебных заведений специальности 02 04 05 04 «География. Охрана природы», а также географических, экологических, геолого-географических, биоэкологических специальностей вузов, а также для магистрантов, аспирантов и преподавателей, специалистов в области географии, геоэкологии, природопользования, работников управления различного уровня и специалистов в области экологии, экологического мониторинга и проектирования.
Минск 2010
УДК
ББК
Я
Печатается по решению редакционно-издательского совета БГПУ
Рецензенты:
доктор географических наук, профессор, профессор кафедры физической географии БГПУ В.Н.Киселев
доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой общего землеведения БГУ П.С.Лопух
Ясовеев М.Г.
Я.. Промышленная экология: пособие / М.Г.Ясовеев, Э.В.Какарека, Н.С.Шевцова, О.В.Шершнев. – Минск – БГПУ, 2010 – 220 с.
ISBN
В пособии рассматриваются экологические проблемы, связанные с функционированием отраслей промышленности, которые наносят основной ущерб состоянию и качеству природных комплексов. В работе анализируются мероприятия по минимизации экологических последствий техногенного воздействия особо опасных и вредных производств и технологий. Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 1 02 04 05 04 «География. Охрана природы». Рекомендуется магистрантам и аспирантам, изучающим геоэкологию и науки о Земле, а также работникам и специалистам в области природопользования и охраны природы.
УДК
ББК
с М.Г.Ясовеев (и др.), 2010
с БГПУ, 2010
Введение
Дисциплина «Промышленная экология» предусмотрена образовательным стандартом и типовым учебным планом подготовки специалистов по специальности 01- 02 04 05-04 География. Охрана природы и относится к циклу общепрофессиональных и специальных дисциплин (дисциплин дополнительной специальности). Теоретические вопросы, которые изучаются в ходе преподавания дисциплины, позволяют студентам расширить имеющие у них знания по геоэкологии и экологии промышленного производства.
Понятие «Промышленная экология» тесно связано (по Н.Ф.Реймерсу) с инженерной экологией и подразумевает рассмотрение последствий воздействия промышленной (инженерной) деятельности на природную среду.
Предметом изучения науки являются эколого-технические системы, объединяющие в своем составе инженерные объекты, природные комплексы и геосистемы. В основу промышленной экологии заложена концепция безотходной технологии, предусматривающая цикличность материальных и энергетических потоков, которая наглядно и эффективно реализована в природе.
По безотходной технологией понимается такой способ производства продукции при котором опасное или вредное техногенное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормативами, при этом использование сырья и энергии в цикле: сырьевые ресурсы→производство→потребление→вторичные сырьевые ресурсы производится таким образом, что любое воздействие на окружающую среду не нарушает ее нормального функционирования.
В дисциплине охарактеризованы основные понятия, нормативно-правовая база, структура и особенности экологически опасных отраслей промышленности, методы инженерной защиты среды обитания человека.
Цель дисциплины – сформировать у студентов основы знаний по методам и способам инженерной защиты окружающей среды от экологически вредных последствий функционирования промышленности.
Задачи дисциплины:
─ изучить экологические проблемы топливно-энергетического комплекса и пути их решения;
─ изучить экологические проблемы транспорта и пути их решения;
─ изучить особенности природопользования в горнодобывающей промышленности;
─ изучить экологические проблемы отдельных отраслей промышленности (в том числе химической, машиностроительной, обрабатывающей и других);
─ изучить технические способы защиты атмосферы, гидросферы, почв, природных ландшафтов, растительности и биологических объектов от техногенных загрязнений.
Дисциплина «Промышленная экология» тесно связана с другими дисциплинами учебного плана специальности 01-02 04 05-04 География. Охрана природы. Она базируется на знаниях, полученных студентами при изучении таких дисциплин как «Основы природопользования», «Экология урбанизированных территорий», «Методика геоэкологических исследований». В свою очередь, знания, полученные студентами, необходимы при изучении таких дисциплин учебного плана как «Основы геоэкологии» и «Стандарты качества окружающей среды».
После изучения дисциплины студент должен уметь: самостоятельно оценивать и предлагать способы и методы инженерной защиты природных комплексов и геосистем от экологически вредных последствий функционирования отраслей промышленности, должен владеть особенностями применения технологий очистки сточных вод, уметь оценивать и предлагать конкретные способы мелиорации загрязненных почв, восстановления деградированных ландшафтов, иметь представление о порядке обращения с основными видами отходов производства и потребления (ТБО, ТПО, РАО и т.д.).
Учебное пособие подготовлено сотрудниками кафедры экономической географии и охраны природы Белорусского государственного педагогического университета имени Максима Танка М.Г.Ясовеевым, Э.В.Какарека, Н.С.Шевцовой и преподавателем Гомельского университета О.В.Шершневым под редакцией профессора М.Г.Ясовеева.
Глава 1. Предмет промышленной экологии, исторические корни науки
Согласно Н.Ф. Реймерсу (1990 г.), промышленная (инженерная) экология это: «...раздел «большой» экологии, рассматривающий воздействие промышленности… Понятие «промышленная экология» появилось в начале 80-х годов XX века, а уже… Отчужденность человека и природы. Широкомасштабная техногенная деятельность не только нарушает развитие биосферных…
Система «природа-общество»: основные концептуальные положения и законы. Анализ всего предшествующего общения человека и естественной среды его… 1. Природа и общество представляют собой систему взаимосвязанных подсистем,… 2. Система «природа—общество» состоит из двух подсистем, соответствующих двум формам взаимодействия общества и…
Всё связано со всем.
Все должно куда-то деваться.
Природа знает лучше.
Осознание катастрофичности сложившегося типа экономического развития, конечности природных ресурсов и взаимозависимости всех эколого-экономических… Биосфероцентрический(в общем случае — природно-экологический) признак понятия… Формулирование новой цивилизованной стратегии развития означает постепенное соединение в единую самоорганизующуюся…
Главная опасность техногенеза — внесение в круговорот веществ, несвойственных природе, разрывающих замкнутый цикл или искажающих процесс… Загрязнение окружающей среды — это любое внесение в ту или иную экологическую… Академик А.В. Сидоренко указывает три основные причины загрязнения и разрушения окружающей среды и истощения…
Глава 2. Экологические проблемы топливно-энергетического комплекса и пути их решения
Топлива делятся: 1) по агрегатному состоянию — на твердое (угли, горючие сланцы, торф и др.), жидкое (продукты переработки нефти, углей, сланцев) и… Твердое топливо применяется преимущественно для получения тепловой и… К основным видам природного топлива относятся ископаемый уголь, торф, нефть, дрова и природный газ.
Кокс — твердый углеродистый остаток, образующийся при нагревании различных топлив (каменного угля, торфа и других органических веществ) до 950—… Искусственные горючие газы — смесь газообразных продуктов переработки… Генераторные газы получают из твердого топлива путем частичного окисления содержащегося в нем углерода при высокой…
Альтернативное топливо получают в основном из сырья нефтяного происхождения и применяют в целях сокращения потребления нефти и традиционных… Сжиженные и компримированные горючие газы — это прежде всего углеводородные… К достоинствам указанных газов следует отнести высокую теплоту сгорания, относительную экологическую безвредность…
Уголь. При сгорании каменного угля выделяется в 5—10 раз больше оксидов NОх, чем при сжигании других видов топлива (табл. 2.3.).
Однако оксида серы выбрасывается меньше, чем при сжигании мазута. Лишь у… Выброс твердых частиц при сжигании бурых углей почти в два раза превышает таковой при использовании каменных углей,…
Роль этого вида производства энергии очень велика: выработка электроэнергии на ГЭС обходится относительно дешево; ГЭС незаменимы для моментального… В то же время с эксплуатацией ГЭС связано много сложных экологических… 1. Под водохранилища ГЭС отчуждаются большие площади земель, в т. ч. лучших в сельскохозяйственном отношении.…
Глава 3. Радиационная экология
В течение почти 40 лет ядерных испытаний на Земле происходило накопление радиоактивности. В биосферу было выброшено 12,5 т продуктов деления. Взрывы… В результате аварий сегодня на дне Мирового океана находятся шесть атомных… Ядерные и, прежде всего, военные источники энергии, особенно в период наземных ядерных испытаний,…
Ионизация - обязательная составляющая взаимодействия с веществом всех видов частиц и фотонов (в том числе видимого ультрафиолетового спектров… Естественный радиационный фон Земли складывается из излучений от рассеянных в… Первичным геологическим источником большинства радионуклидов естественного фона являются верхние слои литосферы…
США было проведено наибольшее в мире число ядерных взрывов (1085), в том числе и с официально зарегистрированными, радиоактивными загрязнениями… В СССР осуществлено 715 взрывов, в том числе самое большое количество… Помимо ядерных испытаний, в СССР и CIIIA проводились геологоразведочные и промышленные ядерные взрывы (по договору от…
Так, исследования, проводившиеся на внепромышленных территориях повышенной радиоактивности в условиях высокогорья, в районах Хиросимы и Нагасаки, а… Очевидно, фоновое техногенное химическое загрязнение определяет резервы… К наиболее агрессивным, устойчивым в среде, накапливающимся в пищевых экологических цепочках с коэффициентом…
Глава 4. Альтернативная природосберегающая энергетика
Использование разности температур
Солнечные (гелио)
Рис. 4.1. Классификация альтернативных источников энергии
Как известно, различие между невозобновляемыми источниками и возобновляемыми состоит в том, что использование первых…
Поток солнечного излучения, несомненно, является самым обильным источником недобавляющей энергии. Подсчитано, что использование лишь 0,01% общего… Солнечная энергия обладает неоспоримыми преимуществами перед традиционным… Солнечную энергию можно использовать напрямую (посредством улавливания техническими устройствами). Это космическая…
Энергия волн.Так называемая волновая мощность Мирового океана оценивается в 2,7 млрд кВт, что составляет треть потребляемой в мире энергии. Средняя… Принцип работы ВолнЭС состоит в преобразовании потенциальной энергии волн в… Оригинальная плавучая электростанция разработана в Японии (1978). Станция позволяет преобразовывать энергию волн в…
В настоящее время во многих странах мира (США, Россия, Исландия и др.) для выработки электроэнергии и отопления зданий, подогрева теплиц и… В основном используют термальные воды неглубокого залегания с температурой… В искусственных геотермальных источниках в качестве рабочего тела применяют жидкость или газ, которые по пробуренным…
Запасы энергии ветра на Земле чрезвычайно велики: по некоторым оценкам они превышают 80 трлн. кВтч, что существенно больше современного потребления… Ветряные мельницы когда-то были привычным элементом пейзажа в любой стране.… Интерес к использованию ветра для получения электроэнергии оживился в последние годы. Было установлено, что в районах…
Первое направление (сжигание растений) используется человеком более ста тысяч лет. И ныне во многих странах с населением около 2,5 млрд человек… Особенностью в настоящее время является то, что источником древесного топлива… Второе направление состоит в использовании теплоты, которая выделяется при брожении органических отходов (навоза,…
Вышеизложенное дало толчок к созданию т.н. водородной энергетики,в которой водород используется как носитель энергии. Водородная энергетика… Получение водорода.Для промышленного производства водорода используют в… В настоящее время наибольшее количество водорода получают паровой конверсией природного газа. Указанный процесс…
Гидроэнергетика. Важнейшую роль в обеспечении потребностей республики в энергоресурсах может сыграть малая гидроэнергетика. Основной… В развитии малой гидроэнергетики преобладает сооружение новых, реконструкция и… Гидроэлектростанции включают в себя: водохранилище, подводящий водопровод, регулятор расхода воды, гидротурбину,…
· на территории имеются открытые для ветра возвышенности, что позволяет использовать ветроэнергетические установки различных типов;
· наличие достаточного количества лесохозяйственных угодий или право… · наличие ферм крупного рогатого скота численностью до 1000 голов, свинарников с поголовьем до 1500 тыс. голов или…
Глава 5 Транспортная экология
Как известно, различают гужевой, автомобильный, сельскохозяйственный (трактора и комбайны), железнодорожный, водный (речной и морской), воздушный и… Густой сетью путей сообщения покрыт земной шар. Протяженность магистральных… Несомненны и неоспоримы преимущества, обеспечиваемые обществу развитой транспортной сетью, но функционирование…
Почворазрушающие процессы и деградация природных экосистем. При строительстве и эксплуатации дорог, трубопроводов, аэродромов
происходят почворазрушающие процессы: оползни, просадки и особенно эрозия.… Природные комплексы, расположенные вблизи насыпей железных и шоссейных дорог, постепенно трансформируются и…
К сожалению, на фоне безудержного роста числа автомобилей в Беларуси, увеличивается доля подержанных, длительно эксплуатируемых, в частности… В связи с вышеизложенным возникла острая необходимость в осуществлении таких…
Исследования показали, что в условиях города двигатель автомобиля работает 30% времени на холостом ходу, 30–40% с постоянной нагрузкой, 20–25% в… В настоящее время все более активно внедряются автоматизированные системы… Еще одно немаловажное обстоятельство. Экономичным может считаться такое транспортное средство, которое способно…
В настоящее время автомобили ведущих зарубежных фирм выбрасывают в атмосферный воздух в 10–16 раз меньше вредных веществ, нежели в 80-х гг. XX в.,… Большое внимание уделяется подбору обедненных смесей, регулировке дозирующих… Стремительно растет число автомобилей с двигателями прямого впрыска топлива, которые обеспечивают уникальное сочетание…
Канальный катализатор изготовляется, как правило, из керамики или металла и имеет «сотовую» структуру. Поверхность катализатора, несмотря на малые… По характеру осуществляемой в нейтрализаторах реакции они подразделяются на… 2СО + О2 = 2СО2;
В мире действуют три основных экологических стандарта, по которым измеряются предельно допустимые выбросы автомобиля страны-производителя :
· европейский международный стандарт (утвержден в 1993 г.), действует на… · еще более жесткий американский стандарт, который в последнее время планируется объединить с европейским для…
Спирты.В ряде стран, особенно располагающих обширными плантациями сахарного тростника, все в большей степени заменяют бензин на спиртсодержащее… В Бразилии, например, серийно выпускаются и широко эксплуатируются… С начала 90-х гг. XX в. на метаноле работает часть общественного транспорта Швеции. В результате снизился в 5 раз не…
Электромобили. Весьма перспективным является проект массового перехода от автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями на электромобили,… Электромобили бездымны, бесшумны, их выделения не токсичны, они просты в… Любопытна история создания электромобиля. Первый электрический экипаж с первичным химическим источником тока (ХИТ)…
Глава 6. Экология горнодобывающей промышленности.
Таким образом, объектом горной экологии в современных условиях является природный горно-промышленный комплекс.
Под территориальным горно-промышленным комплексом понимается совокупность… Понятие «природный горно-промышленный комплекс» более точно, чем вышеприведенные формулировки, отражает…
Это воздействие может быть как непосредственным (прямым), так и косвенным, являющимся следствием первого. Размеры зоны распространения косвенного… В процессе горного производства образуются и быстро увеличиваются… В связи с осушением месторождения и сбросом дренажных и сточных вод (отходов переработки полезных ископаемых) в…
Существенная роль в загрязнении воздушного бассейна принадлежит обогатительным фабрикам и цехам переработки добытых полезных ископаемых,… Таблица 6.2.
Источники и виды загрязнения воздушного бассейна при открытом и подземном способах разработки
Способ…
Изменение водного режима.При строительстве и эксплуатации карьеров и разрезов, рудников и угольных шахт, подземных транспортных и коммунальных… Поэтому отличительной особенностью горного производства является… Современный уровень развития техники и технологии водопонижения позволяет успешно решать эту проблему при освоении…
Охрана природных вод осуществляется посредством выполнения комплекса организационных, экономических и инженерно-технических, в том числе… В основу разработки и реализации мероприятий по охране природных вод… В соответствии с этими принципами комплекс мероприятий по охране природных вод подразделяется на две группы.
- уменьшить или предотвратить водопритоки в зону горных работ и соответственно сократить объемы дренажных вод, сбрасываемых в открытые водоемы и… - сохранить ресурсы подземных вод в прилегающем к месторождению районе;
- сохранить естественный режим подземных вод.
Общая площадь земельных участков, используемых предприятием за весь срок его существования, составляет общий земельный отвод. В ходе строительства,… В земельном отводе выделяются следующие группы участков, предназначенных:
- производства собственно горных работ; такие участки предоставляются во временное пользование, кроме площадей под…
Большое количество отходов является наиболее объективным показателем несовершенства проектируемой или применяемой технологической схемы, поэтому… Таблица 6.3.
Виды отходов горного производства
Фазовая
характеристика
отходов
Способ добычи
…
Жидкие загрязняющие вещества образуются при конденсации паров распылении и разливе жидкостей, в результате химических реакций, как конечные отходы… Газообразные загрязнители формируются в результате химических реакций,… Промышленная пыль (см. гл. 6) образуется в результате механической обработи различных материалов (дробление, размол,…
Различные виды металлургического производства и металлообработки формируют значительное количество разнообразных по составу шламов и пыли, которые… Черная металлургия. В рамках металлургических комбинатов полного цикла… Процессы выплавки чугуна и переработки его в сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных вредных веществ.…
На втором месте после металлургического производства по уровню негативного воздействия на окружающую среду находятся отрасли химической… Предприятия химического производства являются источником эмиссии значительных… Особую опасность представляет загрязнение химическими предприятиями атмосферного воздуха, поверхностных вод и почв…
Уровень негативного воздействия машиностроения определяется видом производства и его спецификацией. Каждый вид производства, а их более 100, имеет… Предприятиями машиностроения в атмосферу поставляются: пыль различного… Наиболее экологически вредными являются литейные, механической обработки, сварочные и окрасочные производства. В…
Состав твердых частиц цементных и известковых заводов - карбонат кальция CаСО3, оксид кальция СаО, цементный клинкер, шлак, цемент, глина, уголь и… Печи обжига кирпича могут быть источниками выбросов соединений фтора, главным… Согласно оценкам специалистов, производство цемента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий,…
Земельный фонд планеты представляет сочетание разнообразных категорий земель. Наибольшие площади заняты сельскохозяйственными угодьями – более 35 %,… Имеются данные, что за историческое время человечество потеряло около 2 млрд.… Развитию эрозии благоприятствуют как природные, так и техногенные факторы. К природным факторам относятся холмистый…
Экологизация промышленного производства основана на принципах рационального природопользования и предусматривает реализацию следующей системы мер:
… - развитие природоохранного законодательства, основанного на принципах… - внедрение малоотходных, ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий;
Глава 8. Системы и методы очистки сточных вод, выбросов в атмосферу, мелиорации загрязненных почв и реабилитации природных ландшафтов.
Методы очистки производственных и хозяйственно-бытовых вод можно подразделить на следующие группы: механические, физико-химические, химические,… Кроме обязательной механической очистки, в комплекс очистных сооружений входят… Поскольку в течение суток состав сточных вод и их объем (в результате залповых выбросов) могут существенно изменяться,…
Метод концентрирования используют для обезвреживания минеральных сточных вод. Он позволяет выделять из стоков соли с получением условно чистой воды,… Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть проведен в две… Во многих случаях вторая стадия заменяется захоронением концентрированных растворов. Концентрированные сточные воды…
Рис.8.1. Системы и методы очистки вредных выбросов.
Таблица 8.1.
Зависимость эффективности улавливания от фракционного состава твердых частиц и…
Метод абсорбции состоит в том, что газовоздушная смесь разделяется на составные части путем поглощения одной или нескольких примесей поглотителем… Абсорбция может быть физической или химической, когда абсорбент и поглощаемый…
Мелиорация не только повышает продуктивность сельского хозяйства, но и создает базу для его устойчивого развития в различные по погодным условиям… Объектами мелиорации были земли:
- с неблагоприятными условиями водно-воздушного режима (болота и заболоченные земли, засушливые степи, полупустыни и…
Глава 9. Порядок обращения крупнотоннажных и опасных отходов производства и потребления
Промышленные отходы(или отходы производства) - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или… Бытовые (коммунальные) отходы - твердые вещества, не утилизируемые в быту,…
В Беларуси основы обращения с отходами производства и потребления определяются Законом РБ «Об отходах производства и потребления» и другими… Указанный закон достаточно четко сформулировал основные принципы политики… В соответствии с законодательством производитель отходов обязан:
· в установлении норматива образования отходов для действующего предприятия, исходя из анализа технологии производства и источников образования… · в формировании лимитов размещения отходов;
· в выборе и обосновании методов обращения с отходами, которые обеспечивают достижение установленных нормативов их…
В Беларуси существующая схема сбора ТБО включает следующие операции: 1) в зоне многоэтажной застройки сбор производится в металлические контейнеры,… · с различными механизмами загрузки-выгрузки отходов, характером процесса… · с различной вместимостью кузова: мини-мусоровозы (7-10 м3), средние (16-45 м3) и большегрузные (более 45 м3);
В целях снижения загрязнения вместо неконтролируемых свалок строят полигоныдля твердых отходов, которые эксплуатируются во многих городах… Полигон- природоохранное сооружение для централизованного сбора,… Для полигонов обычно выбирают место в глинистом грунте, в котором можно складировать отходы в течение 20-25 лет и…
· захоронение на полигонах и свалках;
· переработка конкретных твердых отходов по заводской технологии;
· совместное сжигание отходов химических производств с городским мусором;
Новости и инфо для студентов