Загрязнение биосферы в результате незамкнутости ресурсного цикла.
На рис. стрелками обозначены техногенные выбросы (отходы производства и потребления), загрязняющие биосферу.
В процессе добычи и транспортировки природных ресурсов к местам промышленной переработки частично теряется сам объект переработки в результате несовершенства существующих технологий транспортировки, аварий и техногенных катастроф. При этом в природные среды попадают вещества в концентрациях, которые в значительной степени превышают возможные фоновые значения. Такие вещества классифицируют как загрязнения биосферы несмотря на то, что они имеют природное происхождение. Примером техногенного загрязнения биосферы, связанного с транспортом природных ресурсов, является загрязнение вод мирового океана сырой нефтью. В результате слива загрязненных нефтью балластных и промывочных вод, различного рода аварий с нефтеналивными судами ежегодно в океан попадает до 6 млн. т нефти. Одна тонна нефти может образовать на поверхности воды пленку на площади 10-15 км2. Даже небольшое количество нефти, попадая на оперение птиц, нарушает терморегуляцию и ведет к гибели животных. По подсчетам, только в водах Северной Атлантики ежегодно по этой причине гибнут сотни тысяч птиц.
Промышленные предприятия представляют собой основные объекты созданной человеком техносферы. Создание и существование предприятий представляет опасность для живых организмов уже тем, что разрушаются их привычные места обитания обитания. В результате проведения технологического процесса природные ресурсы (или продукты их первичной обработки) превращаются в общественно полезную продукцию. Несовершенство техники и технологий приводит к тому, что одновременно с целевым продуктом образуются другие «ненужные» вещества – отходы производства в виде газообразных выбросов в атмосферу, загрязненных сточных вод, твердых веществ (материалов). Частично из отходов при помощи специальных технологий могут быть извлечены полезные компоненты, которые используются непосредственно в сфере потребления или поступают на какое-либо предприятие в виде ВМР – вторичных материальных ресурсов. Однако на современном уровне развития техники и технологий не удается избежать сброса отходов производства в биосферу. Расчеты показывают, что в среднем в конечный продукт, потребляемый обществом, переходит 1 – 1,5% от общего количества веществ, вовлекаемых в производство. Все остальное составляют отходы, которые выбрасываются в биосферу и нарушают взаимосвязанные равновесные процессы в экосистемах. Попадая в атмосферу, гидросферу, литосферу, отходы производства и потребления изменяют естественный фоновый состав природной среды, т.е. являются загрязнениями биосферы.
По химической природе отходы – это смеси веществ сложного качественного и количественного состава, обладающие различными физическими, химическими, физико-химическими свойствами. При попадании в биосферу вещества, входящие в состав материальных отходов, накапливаются в природных средах или химически взаимодействуют с компонентами атмосферы, гидросферы, литосферы, живыми организмами. В результате накапливания и (или) взаимодействия компонент отходов с компонентами биосферы изменяется химический состав среды обитания живых организмов, что вызывает их адаптацию к новым условиям или гибель.
Живые организмы могут оказаться в зоне воздействия энергетических «отходов» производства - тепловых потоков, шума, вибрации, ультразвука, электромагнитных полей, ионизирующих излучений. Энергетические «отходы» производства представляют собой энергетические загрязнения биосферы. По расчетам полезное использование энергетических ресурсов мира составляет 25%. Остальные 75% теряются по ходу энергетического потока от добычи энергетического сырья до его конечного использования и, попадая в биосферу, нарушают естественные процессы энергообмена в экосистемах. Энергетические загрязнения биосферы изменяют физические параметры среды обитания живых организмов, что также вызывает их адаптацию к новым условиям или гибель.
С точки зрения эколога отходы производства – это материальные и энергетические загрязнения биосферы, которые можно разделить на три группы, в зависимости от характера их воздействия на биоту:
группа I - вещества (индивидуальные или смеси), не утилизируемые живыми организмами, вызывающие их угнетение и гибель при любых, даже очень малых, концентрациях в природных средах (токсичные отходы, ксенобиотики);
группа II - вещества, частично утилизируемые живыми организмами биосферы в определенном интервале концентраций, но вызывающие угнетение и гибель организмов вне этого интервала концентраций (условно нетоксичные отходы);
группа III - энергетические отходы, вызывающие изменение физических параметров среды обитания или непосредственно воздействующие на живые организмы.
Особую опасность для биоты представляют аварии и аварийные выбросы промышленных предприятий. При аварии имеет место процесс разрушительного высвобождения собственного энергозапаса предприятия, в результате чего сырье, промежуточные продукты, продукция предприятия и отходы производства, технологическое оборудование вовлекаются в аварийный процесс, создают поражающие факторы для окружающей среды, населения, самого предприятия и соседних промышленных и бытовых объектов. Аварии на промышленных предприятиях сопровождаются пожарами, взрывами, выбросами токсичных веществ. Резко изменяются параметры среды обитания живых организмов. Это приводит к нарушению равновесий и потере устойчивости экосистемы, находящейся в зоне воздействия поражающих факторов. В течение длительного периода развития общества вопросы влияния промышленных предприятий на окружающую среду и возникновения связанных с этим экологических опасностей не ставились. И только повсеместное загрязнение атмосферы, почвы, водоемов токсичными химическими веществами, вымирание огромного числа видов живых организмов, потепление климата, «озоновые дыры», загрязнение пищевых продуктов пестицидами, болезни заставили человечество осознать необходимость экологизации техносферы. В настоящее время можно говорить о нескольких этапах и путях перехода к такой техносфере. Среди них наиболее значимые:
- создание систем управления воздействием промышленных предприятий на окружающую среду;
- совершенствование технологий очистки промышленных выбросов;
- совершенствование системы экологического нормирования загрязнений;
- создание малоотходных и безотходных технологий, производств, комплексов.
Поскольку практически невозможно в течение относительно короткого интервала времени заменить все технологические процессы, используемые в промышленности, на новые, не загрязняющие биосферу, то на начальном этапе экологизации техносферы актуальна задача управления воздействием промышленных предприятий на окружающую среду. Любая система управления воздействием на окружающую среду должна включать: механизмы регулирования – экономические, правовые, социальные; средства регулирования (контроля) - технические, технологические, организационные; информационно-аналитические системы, позволяющие: получать достоверную информацию о воздействии предприятия на окружающую среду, прогнозировать изменения в ее состоянии.
Экономические механизмы регулирования связаны с региональным планированием и материально-техническим обеспечением природоохранной деятельности; установлением лимитов использования природных ресурсов и лимитов выбросов в окружающую среду; установлением размеров платежей за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды; введением системы экономического стимулирования и льгот за деятельность в области охраны окружающей среды и рационального природопользования.
Правовые механизмы регулирования связаны с введением региональных экологических нормативов качества окружающей среды, а также введением системы юридической ответственности за нарушение природоохранного законодательства. Разрабатывается соответствующее региональное природоохранное законодательство – система нормативных подзаконных актов, издаваемых органами местного самоуправления и местной администрацией для регулирования отношений в сфере охраны окружающей среды и рационального природопользования.
Социальные механизмы регулирования представляют собой мероприятия и средства, способствующие развитию принципов экологической этики, внедрению их в массовое сознание. В задачи социального регулирования входит экологическое образование и воспитание, формирование общественного мнения, информационное обеспечение в области регулирования качества окружающей среды.
Средства регулирования (контроля) - совокупность технических, технологических средств и организационных мероприятий, приводящих к уменьшению техногенного воздействия на окружающую среду. Сюда включаются системы мероприятий по предотвращению образования, уменьшению объемов и степени опасности вновь образующихся отходов, совершенствование систем очистки промышленных выбросов.
Информационно-аналитические системы основаны на мониторинге источников воздействия на окружающую среду, который является частью экологического мониторинга состояния окружающей среды. В ходе мониторинга источников воздействия осуществляется наблюдение за источниками воздействия, местами захоронения отходов как потенциальных источников загрязнения окружающей среды, проводится оценка воздействия отдельных источников на окружающую среду, определяется приоритетность факторов и источников воздействия, проводится оценка степени опасности источников и факторов воздействия. Задачей данного вида мониторинга является также прогнозирование и разработка стратегий предотвращения негативных последствий воздействия различных источников загрязнения на окружающую среду с учетом экономических, социальных и экологических аспектов.
Регулирование качества окружающей среды требует определения экологически допустимого уровня техногенного воздействия, разработки норм воздействия в каждом регионе и в каждой точке среды. Разработка таких норм является задачей экологического нормирования. На основании экологических нормативов должны разрабатываться критерии, направленные на ограничение отдельных источников и факторов воздействия. Существующая сегодня система регламентации техногенных нагрузок базируется на санитарно-гигиенических нормативах, разработанных в предположении, что наиболее слабым звеном биоты является человек. Она часто не эффективна и не обеспечивают сохранение природных комплексов.
Одно из главных перспективных направлений экологизации техносферы – создание малоотходных и безотходных технологий, производств, т.е. предотвращение загрязнений непосредственно в технологическом цикле вместо улавливания их на очистных сооружениях. По определению комиссии ЕЭС «безотходная технология (чистая технология) – это метод производства продукции при наиболее рациональном использовании сырья и энергии, позволяющий одновременно снизить объем выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ и количество отходов, получаемых при производстве и эксплуатации изготовленного продукта». Сущность безотходной технологии заключается в том, чтобы без снижения производительности обеспечить экологическую безопасность промышленных предприятий. Под безотходным производством понимают совокупность технологических процессов, которые осуществляются в рамках одного предприятия таким образом, что весь объем потребляемого исходного сырья полностью переносится на производимую готовую продукцию. Реальность безотходных технологических процессов не вызывает сомнения, однако количество их еще не велико.
Техногенная среда – техносфера, созданная человеком, становится все более опасной для человека и биосферы в целом. Промышленная экология – направление практической деятельности по обеспечению экологической безопасности техносферы. Основные задачи, решаемые промышленной экологией: создание, совершенствование, эксплуатация систем очистки промышленных выбросов; мониторинг источников воздействия промышленных предприятий на окружающую среду; организация природоохранной деятельности на предприятии. Задачи промышленной экологии как учебной дисциплины в плане подготовки специалистов с квалификацией «эколог-биолог»: изучение основ функционирования технических систем очистки промышленных выбросов, методов оценки негативного воздействия промышленных предприятий на окружающую среду и организации природоохранной деятельности.
Специфика влияния промышленного предприятия на окружающую среду
Влияние предприятий на состояние ОПС, его экологичность принято характеризовать следующими основными показателями:
— Доля экологически чистой выпускаемой продукции.
— Объём воды, используемой на производственные цели, количество и качество сброшенных сточных вод, доля улавливаемых очистными сооружениями загрязняющих веществ.
— Объём используемого атмосферного воздуха, количество и качество выбросов загрязнённого воздуха в ОПС, доля улавливаемых и обезвреживаемых вредных веществ от общего количества отходящих вредных веществ.
— Объём утилизированных вредных веществ из сбросов и выбросов, объём утилизированных и подлежащих захоронению твёрдых отходов; степень использования первичного сырья.
— Отчуждение земли под нужды предприятия, степень её использования, коэффициент застройки, протяжённость коммуникаций, подъездных путей, водоснабжения, канализации, энергоснабжения, площадь, занятая жилищным строительством, санитарно-защитной зоной, рекультивированных земельных участков.
— Прочие показатели, среди которых наиболее значимы: отношение результата природоохранной деятельности к стоимости очистного оборудования; наличие природоохранных служб и отделов, их оперативность руководства при принятии решений, оснащённость оборудованием, вычислительной техникой и т.п.
Многие секторы промышленности вносят большой вклад в сохранение ОПС и природных ресурсов. Промышленность становится не только частью проблемы, но и частью её решения, способствуя стабилизации управления ресурсами, созданию общественного доверия и развитию рыночных возможностей. Страны, которые имеют наиболее жёсткие экологические требования, обычно лидируют в экспортировании продуктов и технологий, например, Япония. Однако общие экологические улучшения могут быть реализованы, только если улучшения будут достигнуты в развивающихся странах. В этой связи важно решить вопрос о передаче финансов, технологий и ноу-хау, чтобы помочь этим странам быстрее включится в решение глобальных экологических проблем.
Наибольший вклад в общее загрязнение ОПС вносят промышленность, транспорт, энергетика, некоторые виды туризма. Ниже даны характерные экологические особенности этих отраслей экономики.
Источниками загрязнения атмосферы и водоёмов от металлургических предприятий являются производства: окатышей и агломератов, коксохимическое, доменное, сталеплавильное и прокатное. На долю предприятий чёрной металлургии приходится 15 - 20% общих загрязнений атмосферы промышленностью, что составляет более 10.3 млн. т вредных веществ в год, а в районах расположения металлургических комбинатов – до 50%. В среднем на 1 млн. т годовой производительности заводов чёрной металлургии выделение пыли составляет 350 т, сернистого ангидрида – 200 т, оксида углерода – 400 т, оксидов азота – 42 т в сутки.
Водопотребление чёрной металлургии составляет 12 – 15% от общего потребления воды промышленными предприятиями России, причём безвозвратные потери воды находятся в пределах 6 – 8%. Общий сброс предприятия имеет характеристики, представленные табл..
Крупные металлургические предприятия занимают территорию до 1000 га, а площадь угодий, нарушенных горными работами, отвалами, золо - и шлаконакопителями, могут составлять до 130 тыс. га.
На металлургических предприятиях образуется около 3 млн. т твёрдых отходов, из которых утилизируются лишь 34%. Для производства мартеновской стали металлургические предприятия РФ используют лома до 500 кг/т, для кислород - конверторной – до 250 кг/т, электростали – до 940 кг/т, чугуна передельного до 120 кг/т, чугуна литейного – до 20 кг/т, чугунного литья – до 700 кг/т.
Влияние энергетических предприятий на ОПС происходит на стадиях добычи топлива, использования, преобразования и передачи энергии. Тепловые электростанции (ТЭС) потребляют много воздуха, производят тепловое и энергетическое загрязнение ОПС.
Выброс
Вид топлива
Каменный уголь
Бурый уголь
Мазут
Природный газ
SO2
NOx
Твёрдые частицы
Фтористые соединения
6.0
21.0
1.4
0,05
7.7
3.4
2.7
1.11
7.4
2.4
0.7
0.004
0.002
1.9
—
—
Работа ТЭС способствует загрязнению литосферы в виде золошлакоотвалов и других твёрдых отходов. Кроме того системы складирования и транспортировки топлива также являются источниками загрязнения всех сфер ОПС. Для охлаждения конденсаторов турбин требуются расходы воды: на ТЭС – 120 кг/кВт. ч, на АЭС - 220 кг/кВт. ч. Только на эти цели России требуется ежегодно около 7 км3 воды.
С газовыми выбросами при взрывных работах в ОПС выделяются токсичные вещества. Добыча 2 млрд. т угля сопровождается выделением 27 млрд. м3 метана и 16.8 млрд. м3 диоксида углерода. Из подземных горных выработок в атмосферу Земли ежегодно поступает 0.2 млн. т пыли. При горении отвалов (терриконов) выделяется до 180 г/м3 углерода и серы с 1 м2 поверхности террикона.
Открытая разработка угля сопровождается ещё более интенсивным загрязнением ОПС в результате разрушения пород, бурения скважин, транспортировки угля, эрозии отвалов. Пылеобразование на автомобильных дорогах в карьерах составляет 70 – 90% всей выделяющейся пыли.
Интенсивное загрязнение ОПС происходит при добыче нефти и газа. Протяжённость нефтепроводов и газопроводов в России в настоящее время составляет около 300 тыс. км. Эти системы представляют собой очаги повышенной взрыво-пожароопасности из-за малых гарантийных сроков их эксплуатации (5 – 6 лет, а фактическая эксплуатация длится 30 – 40 лет). При одной аварии (их в год происходит до 10000) нефтепровода выбрасывается 2 – 2.5 т нефти, приводящей в непригодность 1000 м2 земли. От одного килограмма разлитой нефти выделяется до 20 мг сероводорода (его ПДК равна 0.008 мг/м3) и до 30 мг лёгких меркаптанов, имеющих гораздо меньшие значения ПДК.
Рост объёмов добычи нефти, газа и других топливно-энергетических ресурсов обуславливает опасные деградационные процессы в литосфере (обвалы, землетрясения, провалы и т.п.) За последние 15 лет в РТ произошло более 600 землетрясений, из которых 50 достигали 4 – 6 баллов по двенадцати балльной шкале. С целью уменьшения загрязнения атмосферы только в РТ ежегодно сжигается десятки миллионов кубометров попутного газа (в 1990 г. сожжено 38.38 млн. м3).
Более 60% загрязнения подземных вод в нефтедобывающих регионах происходит при авариях водоводов сточных вод и бурении скважин, а 30 – 40% загрязнений приходится на загрязнения из-за неисправности глубинного оборудования скважин [14]. При штатной эксплуатации, АЭС дают значительно меньше вредных выбросов в атмосферу, чем ТЭС. Опасность представляют аварии на АЭС, неконтролируемое распространение радиации, переработка радиоактивных отходов, которые образуются на всех предприятиях топливного цикла, а также необходимость демонтажа и захоронения элементов оборудования, обладающих радиоактивностью.
Гидроэлектростанции (ГЭС) оказывают влияние на ОПС и в период строительства, и при их эксплуатации. Затапливаются значительные лесные и сельскохозяйственные угодья, жилые посёлки, месторождения полезных ископаемых, меняется рельеф местности, возможны изменения климата, развитие сейсмической активности и др.
Воздушные линии электропередачи также представляют собой экологическую опасность: нарушают целостность полей, кормовых угодий, способствуют росту сорняков, создают помехи для обработки полей с воздуха, применения агротехники. Большой ущерб наносится лесным угодьям, уменьшается воспроизводство кислорода из-за периодической (1 раз в 5 лет) расчистки трасс линий механическими и химическими способами. Вредное воздействие на ОПС оказывают шумовые (корона) и электромагнитные характеристики линий электропередачи.
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав!Последнее добавление
продукция
вторичные вышедшая из безвозвратные
материальные употребления потери (износ,
(ВМР)
На рис. стрелками обозначены техногенные выбросы (отходы производства и потребления), загрязняющие биосферу.