Лекція №8. Літосфера

1. Будова літосфери.

2. Грунти України.

3. Проблема збереження грунтів в сільському господарстві.

4. Корисні копалини України.

5. Технологічне забруднення грунтів.

6. Утворення відходів, їх характеристика і класифікація.

7. Методи утилізації і знешкодження відходів.

8. Принципи створення маловідходних технологій.



Літосфера – зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає всю земну оболонку з частиною верхньої мантії Землі і складається з осадкових порід, граніту і базальтових порід.

Нижня межа літосфери визначена нечітко і визначається зменшенням ясності порід, зміненням швидкості поширення сейсмічних хвиль і збільшенням електропровідності порід.

Товщина літосфери на континентах складає в середньому 25-200 км, в океані – 5-100 км.

На континентах земна кора тришарова: осадкові, гранітні та базальтові породи. Під океанами кора складається лише з осадкових та базальтових порід.

З глибиною щільність порід зростає. На поверхні земної кори – 2,2-2,7 г/см³, на глибині 400 км – 3,5 г/см³, на гибині 2900 км – 5,6 г/см³, в центрі ядра – 13-17 г/см³ (теоретичні значення).

Температура з гибиною теж збільшується: на глибині 100 км – 1300 К, на глибині 3000 км – 4800 К, в центрі ядра – 6300 К.

На глибині 100-150 км знаходяться тістоподібні породи – астеносфера – товщиною 100-150 км.

‚

u Грунти – це органо-мінеральні утворення, які виникли в результаті тривалої взаємодії живих організмів і субстрату (мінеральної речовини), а також в результаті розкладу органіки під впливом природніх вод та атмосферного повітря.

Грунти вперше класифікував М.М.Докучаєв.

На Україні налічується 650 різних типів грунтів. Вони відрізняються мінеральним складом, вмістом гумусу, біохімічними властивостями. Найбільш поширений тип – чорнозем. Україна має бл. 50% усіх земних запасів чорнозему. При загальній площі всіх земель України 67,4 млн. га розорано бл. 50% – найбільший показник в Європі.

u Гумус – органічна речовина, яка відповідає за родючість грунтів. Сучасний український чорнозем містить 4,6% гумусу. На початку ХІХ ст. було 8-12%. Щорічно втрачається за рахунок мінералізації 14 млн. тон гумусу, а за рахунок ерозії – 19 млн. тон. Для утворення шару гумусу товщиною 1 см, необхідно 200-400 років.

Вміст гумусу в тундрі більший, ніж у тропіках.

ƒ

Причини зникнення гумусу в грунтах:

1) мінералізація;

2) вітрова та водна ерозія: в результаті ерозії в грунтах зменшується вміст мікроелементів, від яких залежить родючість грунтів;

3) винос гумусу з корнеплодами, на колесах транспортних засобів та ін.

Проблеми меліорації:

1) забивання пор грунтів сіллю;

2) підвищення рівня грунтових вод;

3) підвищення мінералізації (N ₂, P);

4) зменшення біологічної активності та родючості грунтів внаслідок використання пестицидів.

Заходи щодо підвищення родючості грунтів:

1) у кожному конкретному районі повинно бути власне співвідношення лісів, водоймищ, степів;

2) дотримання кормових, зернових та інших сівозмін;

3) використання органічного землеробства (органічні добрива, торф);

4) використання грунтової фауни;

5) здійснення ряду меліоративних заходів.

„

Теплоенергетика на 83% залежит від корисних копалин, хімічна промисловість – на 75%, металургійна – на 80-90%.

З розвитком науково-технічного прогресу зростає кількість елементів, що використовуються в індустрії. На сьогоднішній день лише 1-10% корисних копалин йде у виробництво, інші 90% складає пуста порода та відвали.

Корисні копалини України за десятибальною шкалою оцінюються на 8 балів. Україна забещпечена наступними кориснми копалинами:

- графіт – 700%;

- ртуть – 200%;

- залізо – 140%;

- вугілля – 95%;

- газ – 22%;

- нафта – 8%.

…

Значна частина техногенних забруднень утворюється в результаті роботи гірничо-добувної та будівельної промисловості:

- підземні розробки: великі пустоти, тріщини, що викликає просідання грунтів, зникнення грунтових вод, терикони.

- поверхневі розробки: велике штучне зниження рівня рельєфу, зникнення підземних вод, забруднення атмосфери, порушення міцності грунтів внаслідок вибухів, великі відвали пустої породи, терикони.

На Донбасі 1000 териконів і лише 12 з них розрівняні та засипані землею. На Донецько-Придніпроський район приходиться 64% усіх забруднень.

В усьому світі за рік утворюється 850 млн. тон побутових відходів, які збираються на звалищах і забруднюють атмосферу, літосферу та гідросферу. Щорічно кількість відходів зростає на 2-3%.

Заходи щодо зменшення кількості утворюваних відходів:

1) впровадження нових технологій видобування мінеральної сировини;

2) комплексне використання мінеральної сировини;

3) перехід на використання вторинних ресурсів.

†

u Відходи виробництва – це різноманітні за складом та фізико-хімічними властивостями домішки, які характеризуються потенційною споживчою цінністю і які за своєю природою є вторинними матеріальними ресурсами, використання яких вимагає додаткових операцій з метою надання їм необхідних властивостей.

Переробка та захоронення відходів – дужк дорогий процес.

Джерела виникнення твердих відходів:

Наприклад, азотна промисловість дає 178 видів твердих відходів.

Класифікація твердих відходів:

- за галузями промисловості;

- за тонажністю;

- за цінними компонентами;

- за впливом на навколишнє середовище;

- за корозійним впливом на обладнання;

- за здатністю до запалення.

‡

Факторами, які враховуються при розробці способів видалення одних речовин з інших, є відмінність розмірів, щільності, магнітних та електростатичних властивостей.

Методи цтилізації та переробки твердих відходів:

1) класифікація та сортування:

─ грохочення – це процес розділення твердих матеріалів на так звані фракції при їх переміщенні на поверхнях різної форми і різних розмірів:

─ повітряна сепарація – базується на різниці впливу потоку повітря, яке продувається через потік подрібненого матеріалу на легкі і важкі частинки;

2) зменшення розмірів частки:

─ подрібнення – використовується для отримання з великих кусків речовини продуктів з дисперсністю 5 мм;

─ здрібнювання – використовується для отримання з великих кусків речовини продуктів з дисперсністю < 5 мм;

3) збільшення розмірів частки:

─ гранулювання – це процес формування агрегатів різної форми з порошків, паст або розплавів матеріалу;

─ брикетування – це збільшення розмірів матеріалу, яке проводиться двома шляхами: без зв’язуючих речовин під тиском понад 80 МПа та з додаванням зв’язуючих речовин під тиском 15-25 МПа. На процес брикетування впливають наступні фактори: склад, вологість, розміри матеріалу, температура, питомий тиск, тривалість пресування;

─ високотемпературна агломерація – використовується для переробки пилу та дрібної рудної сировини. Стадії:

1) приготвання шихти, до складу якої входять відходи виробництва, тверде паливо, додаткові компоненти;

2) спікання шихти при температурі 1100-1600 ⁰С;

3) подрібнення отриманого агломерату до частинок 100-160 мм;

4) класифікація;

5) фракція дисперсністю < 8 мм повертається на повторну агломерацію.

4) збагачення:

─ відсадка – це процес розділення мінеральних речовин по щільності під дією змінних за напрямком струменів води або повітря, відбувається розшаровування;

─ збагачення у важких суспензіях – базується на розділенні матеріалів за щільністю в гравітаційному полі в рідині, густина якої є проміжною між густиною часток, що розділяються. Приклад:

полівінілхлорид (ПВХ) – 1,313

полістирол (ПС) – 1,055

поліетилен високої густини (ПЕВГ) – 0,958

поліетилен низької густини (ПЕНГ) – 0,916

поліпропілен (ПП) – 0,901

─ флотація;

─ магнітна сепарація:

─ електрична сепарація;

5) фізико-хімічне видалення:

─ естрагування;

─ розчинення;

─ кристалізація;

6) термічна обробка:

─ спалювання;

─ переплавка.

ˆ

Основний прицип маловідходних технологій:

,

де E та – корисні енергія та кількість сировини, які використані на виробництво продукції, E _å та – загальні енергія та кількість сировини, які використані на виробництво продукції.

1) Використання комплексних схем, які дозволяють використати максимальну кількість сировини в якості корисної і які забезпечують дотримання гранично допустимої концентрації шкідливих речовин у вотоках відходів.

2) Схеми з повним колообігом води, тобто використання замкнутих та оборотних схем водопостачання.

3) Енерготехнологічні схеми, які забезпечують найдоцільніше використання енергетичних ресурів.

4) Технологічні режими, які забезпечують випуск продукції високої якості.

Дата добавления: 2015-05-24