Экологические проблемы России и Нижегородской области

Инженерная экология

Методические указания

 

 

Нижний Новгород

2010г.

.

 

 

Экологическая культура - экологическое образование, сознательное отношение к природе и практическое участие в улучше­нии природопользования.

 

Экологические проблемы России и Нижегородской области

 

Выбросы вредных веществ в атмосферу от стационарных ис­точников на территории РФ обставляет 60% от общего объема выброса бывшего СССР. Выброс в атмосферу от промышленных источников РФ в 1991 году составлял 32 млн. тонн:

• диоксид серы - 9,2 млн. тонн

• окись азота - 3,2

• оксид углерода - 7,6

• твердые вещества - 6,4

• углеводород - 3,5

• летучие органические соединения - 1,7

В 1991 г. выбросов в атмосферу в тыс. тонн по городам:

• Москва-801

• Санкт - Петербург - 214

• Краснодар -150

• Омск-148

• Уфа-119

• Волгоград-116

• Нижний Новгород - 114

Наиболее крупные загрязнители воздуха в области: АО «ГАЗ», АО «ЗМЗ», АО «ПАЗ»(1994г.)

 

Предмет и задачи экологии

 

Никакое общественное и техническое совершенствование не обеспечивает возможность жизнедеятельности вопреки законам природы. Для сущест­вующих живых организмов необходимы определенные условия окружающей среды: температура, влажность, качество воды, качество пищи...

Экология как наука зародилась в 1900 году. Существует множество определений экологии.

Геккель: Экология - экономическое отношение к дому, жилищу, ко всему, что окружает человека

Современное определение: Экология - наука об отношениях живых организмов и окружающей среды, учитывающая все условия существования, которые включают частично как органическую и неорганическую природу.

 

 

3

Существует несколько видов экологии:

Аутэкология - наука, изучающая взаимоотношение одного ор­ганизма с окружающей средой.

Популяцэкология - наука, изучающая взаимоотношения кон­кретных живых организмов с окружающей средой.

Сипэкология - наука, изучающая взаимоотношение всех живых организмов с окружающей средой.

Предмет экологии: прежде чем приступить к решению эколо­гических проблем, необходимо знать основные принципы функ­ционирования биосферы, ее составных частей - экосистем, уста­новить нормы отрицательного воздействия техногенных процес­сов на окружающую среду, в том числе и человека, и установить пределы выживания.

 

Задачи экологии как науки:

 

1. Исследование закономерности организации жизни с учётом антропогенного влияния;

2. Создание научной основы рациональной эксплуатации био­логических ресурсов;

3. Регуляция численности популяций;

4. Разработка предприятий по борьбе с вредными видами;

5. Экологическая идентификация определенных компонентов, загрязняющих окружающую среду;

6. Восстановление нарушенных природных систем;

7. Переход от промысла к хозяйству;

8. Сохранение эталонных участков биосферы;

 

Задачи инженерной экологии:

1. Инженерный мониторинг - контроль за содержанием выбро­сов (в атмосферу), сбросов (в гидросферу), накоплением отходов (в литосферу), вредных веществ и анализ вредного воздействия на организм работающих и окружающую среду.

2. Оптимизация существующих технологических процессов с целью снижения отрицательного воздействия на окружающую среду. Это можно сделать тремя способами:

Регенерация - восстановление свойств технологических сред с целью использования по первоначальному назначению.

Рекуперация - повторное использование отходов одного про­изводства в виде сырья и материалов для другого производства.

Утилизация - способ захоронения или переработки отходов.

3. Создание новых малоотходных и безотходных процессов.

 

4

добываемых ископаемых; для бетонных заводов и строительных баз - отбракованные цементные изделия и материалы и т. п.

В качестве первоочередной эффективной меры отвальные породы вывозятся для мощения дорог и засыпки оврагов, на месте которых часто строятся новые предприятия.

Наиболее перспективным способом уничтожения мусора, со­держащего в своём составе металлы, дерево, бумагу, стекло, пла­стмассы, текстиль, резину и прочие материалы является перера­ботка его на специальных заводах.

Окончательные отходы - это такие, переработка которых не­рентабельна ввиду незначительного содержания в них металлов.

Захоронение твёрдых отходов, так же как и жидких, осуществ­ляется в специально отведенных местах по согласованию с орга­нами государственного санитарного надзора - полигонах. Их рас­полагают на незатопляемой территории с низким уровнем грунто­вых вод и наличием водоупорного глинистого слоя.

Подводя итог вышесказанному, следует отметить, что ради­кальным решением проблем защиты окружающей среды (атмо­сферы, гидросферы и литосферы) от промышленных отходов всех видов является применение безотходных и малоотходных техно­логий и производств.

 

 

57

Пластмассовые отходы, из-за выделения высокотоксичных продуктов-углеводородов, хлористого водорода и т. д., чаще всего подвергают пиролизу (высокотемпературному нагреву без доступа воздуха) с целью получения ценных продуктов: жидкую смолу, горючий газ, пирокарбонат (идет для изготовления полимерных строительных материалов).

Если промышленный мусор разделить на составляющие эко­номически невыгодно, то используется технология его переработки на строительные материалы или комбинированные удобрения. В качестве примера можно привести схему переработки бытовых отходов, в которой полученное тепло используется для обжига цемента в цементных печах.

Схема переработки бытовых отходов: 1-доставка бытовых отходов; 2-подготовка отходов, 3-подача пылеугольного топлива; 4-отвод золы из газоочистного сооружения; 5-газоочистаое устрой­ство; 6-уходящие дымовые газы; 7- загрузка цементной массы; 8-цементная печь; 9-выход цементного клинкера; 10-смесительная горелка.

Температура и время, необходимое для обжига, создают, кроме того, условия для уничтожения наиболее опасных органических соединений без выброса в атмосферу вредных веществ. К тому же, использование бытовых отходов позволяет экономить такие виды топлива, как уголь и газ.

Состав твёрдых отходов предприятий определяется видом ис­пользуемых сырьевых материалов и топлива. Так, для карьеров - это главным образом отвальные породы и некондиционные формы

 

 

56

Основы обшей экологии

 

Учение о биосфере и ноосфере. Учение о биосфере, как области планеты, на которой существует жизнь, разработал академик Владимир Иванович Вернадский. Биосфера представляет собой оболочку Земли, включающую в себя как область распространения живого вещества, так и само живое вещество, Биосфера возникла  3,5-4 млрд. лет назад и состоит она из трех составляющих: атмосферы, гидросферы, литосферы, которые связаны между собой живым веществом, которые преобразуют облик планеты.  Вернадский рассматривал живое вещество как носитель свободной энергии в биосфере. Нижняя граница 1-3 км на суше и 1,5-2 км под водой и приблизительно 20-25 км вверх над землей. В состав биосферы, кроме живого вещества входит вещество биогенное - продукт жизнедеятельности живых организмов, живших много      лет назад и биокосное - продукт переработки горных пород живыми организмами, костное вещество - первичные горные породы, не затронутые живыми организмами. За миллионы лет своего существования биосфера прошла длительный путь развития называющийся эволюцией. Эволюционные процессы с появлением человека резко ускорились, и за последние сотни лет природа не восстанавливается от вреда, наносимого человеком. Ноосфера-сфера разума - высшая степень развития

 

Утилизация твёрдых отходов

 

Многообразие видов твёрдых отходов, значительное различие состава даже одноимённых отходов в значительной мере услож­няют задачи их утилизации. Тем не менее для большинства ос­новных видов твёрдых отходов в настоящее время разработаны и технологии их утилизации.

Переработку твёрдых отходов целесообразно проводить в мес­тах их образования, экономя на погрузо-разгрузочньгх работах, транспортных расходах

С целью снижения засорения и загрязнения металлоотходов, вызывающих их большие потери при переработке, сбор, хранение и сдача их регламентируются специальными ГОСТами: ГОСТ 2787-75 «Лом и отходы чёрных металлов. Шихтовые. Классификация и технические требования»; ГОСТ 1639-78 «Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Общие требования»; ГОСТ 1993-73 «Лом и отходы цветных ме­таллов. Правила сбора, первичной обработки, хранения и транс­портирования».

Утилизация твёрдых отходов в большинстве случаев приводит к необходимости либо их разделения на компоненты (в процессах очистки, обогащения, извлечения ценных составляющих) с после­дующей переработкой сепарированных материалов различными методами, либо придания им определённого вида, обеспечиваю­щего саму возможность утилизации отходов BMP.

Основные операции первичной обработки металлоотходов:

1 - сортировка - разделение лома и отходов по видам металлов;

2 - разделка - удаление неметаллических отходов;

3 - механическая обработка - рубка, резка, пакетирование и брикетирование на прессах.

Пакетирование целесообразно проводить на предприятиях с количеством отходов в виде обрезков, высечки и т. п. Всего не менее 50т в месяц.

Брикетирование (Гокускование) осуществляется на прессах или молотах с использованием сухой не окисленной стружки одного вида, не содержащей посторонних примесей, с длиной элемента до 40 мм для стальной и 20 мм для чугунной стружки.

Специальные участки переработки вторичных металлов организуют при наличии больших количеств металлоотходов. Чистые однородные отходы с паспортом химсостава используют без предварительного металлургического передела.

Отходы древесины часто идут на изделия ширпотреба методом прессования.

 

55

Так, например, разработаны различные технологические схемы получения белково-витаминного кормового продукта (белвита-мила), производства смеси кормовых дрожжей силом и получения технологического витамина 612 для комбикормовой промышленности.

Для переработки и захоронения отходов промышленности используются специальные помпоны, включающие участки: приёма и обезвреживания отходов гальванических производств, приёма и захоронения органических отходов, захоронения особо вредных отходов, приёма и сжигания жидких горючих и других отходов (СНиП 2.01.28-85).

Классификация твёрдых отходов

В настоящее время отсутствует общая научная классификация твёрдых отходов промышленности, охватывающая всё их много­образие по тем или иным принципам. Существующие класси­фикации многообразны и односторонни.

Твердые отходы в машиностроении образуются в процессе производства продукции в виде:

- амортизационного лома (модернизация оборудования, оснастки, инструмента);

- стружки, опилок (металлов, древесины, пластмасс и т.д.;

- шлаков и золы;

- шламов, осадков и пылей (отходы систем очистки воздуха) и др.

Твёрдые отходы классифицируют по отраслям промышленности (отходы химической, металлургической, топливной и других отраслей) или их группам, по конкретным производствам (отходы сернокислотного, содового, фосфорнокислотного и других производств), степени использования, ценностным показателям, воздействию на окружающую среду, способности к возгоранию, коррозионному воздействию на оборудование и т.п.

Промышленная классификация предусматривает разделение на чёрные и цветные металлы. Цветные, в свою очередь, разбиваются на подгруппы:

Тяжёлые металлы (медь, цинк, свинец, никель, и олово); лёгкие металлы (алюминий, магний, титан и др.); благородные металлы (вольфрам, ванадий, кадмий и т.д.).

Для обезвреживания и переработки неутилизируемых промышленных отходов введена дополнительная классификация их по и технологическому принципу.

 

54

Термические методы

 

Используются на химических предприятиях для очистки сточ­ных вод от различных минеральных солей (Са и др.), а также органических веществ.

 

 

51

Схема электроли­зера: 1 - корпус; 2 -анод; 3 - катод; 4 –диафрагма.

При электрохими­ческом окислении вещества, находя­щиеся в сточных во­дах, полностью рас­падаются с образова­нием углекислого газа, аммиака и воды или получаются более простые и нетоксичные вещества, удаляемые другими методами. Электрокоагуляция. Применяется для очистки вод при невысо­ком содержании коллоидных частиц и низкой устойчивости за­грязнений (нерастворимые электроды), а также при высокоустой­чивом загрязнении (растворимые стальные и алюминиевые ано­ды).

Достоинства метода: компактность, простота управления, не нужны реагенты, получение шлама с хорошими структурно - ме­ханическими свойствами. Используется в пищевой, химиче­ской и целлюлозно-бумажной промышленности.

Электрофлотация - очистка сточных вод от взвешенных частиц при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе во­ды.

Электроднализ - процесс очистки сточных вод разделением ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембран.

 

Химические методы

 

К ним относят нейтрализацию, окисление, и восстановление, связанные с расходом различных реагентов, существенно их удорожающие. Используют для удаления растворимых веществ и в замкнутых системах водоснабжения.

Нейтрализация.

На машиностроительных предприятиях нейтрализация вод ве­дётся для удаления из них серной кислоты, соляной кислоты, фосфорной кислоты и других кислот, щелочей МаОН и КОН и т.д. В качестве реагента для нейтрализации кислот используют любые щёлочи и их соли (МаОН, КОН, известь, известняк, доло­мит, мел, мрамор, сода и т.п.), а для нейтрализации щелочи - применяют кислоты (обычно серную).

 

50

ного пространства, положение которой ограничены совокупно­стью координат факторов. Значения этих факторов существенно снижают объем параллелепипеда. При выходе конкретных факто­ров за пределы экологической ниши, вид должен или адаптироваться, или умереть. Антропогенное воздействие резко увеличивает амплитуду колебаний всех факторов, поэтому наиболее па­губно действует на окружающую среду, а значит и на человека.

 

Электрохимические методы

 

Используются для очистки сточных вод от растворимых и диспергированных примесей методами анодного окисления и катод­ного восстановления, электрокоагуляции, электрофлокуляции и электродиализа.

Основной недостаток этих методов - высокий расход электро­энергии. Анодное окисление и катодное восстановление исполь­зуется для очистки сточных вод от цианидов, альдегидов, радонидов, аминов, спиртов, нитросоединений, азокрасителей, сульфи­дов и т.д.

В электролизёре па положительном электроде - аноде ионы отдают электроны, то есть протекает реакция электрохимического окисления, а на отрицательном электроде - катоде происходит присоединение электронов, то есть протекает реакция восстанов­ления.

 

49

др.), а также соединений мышьяка, фосфата, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Даёт высокую степень очистки. Выделяет металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей. Широко распространён при обессо­ливают в процессе водоподготовки.

Ионный обмен - есть процесс взаимодействия раствора с твёр­дой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержа­щиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе.

Экстракция. Очистка сточных вод экстракцией применяется при наличии в них фенолов, масел, органических кислот, ионов металлов и др. Состоит из трёх стадий:

1) интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (орга­ническим растворителем);

2) разделение экстракта и рафината;

3) регенерация экстракта из экстракта и рафината.

Схема непрерывной противоточной экстракции экстрагента из экстракта и реагента: 1 - система удаления экстрагента из рафи­ната; 2 - колонна, 3 - система удаления экстрагента из экстракта (экстракт = извлекаемое вещество + экстрагент рафинат = сточ­ная вода + экстрагент).

Обратный осмос и ультрафильтрация.

Это процессы фильтрования растворов через полунепроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое дав­ление (осмотическое давление - избыточное давление со стороны раствора, препятствующие проникновению растворителя из менее концентрированного в более концентрированный раствор через разделяющую эти два раствора мембрану, непроницаемую для растворённых веществ).

От обычной фильтрации такие процессы отличаются отделением частиц меньших размеров:

Процесс	Обратный ос­мос	Ультрафильт­рация	Макрофильтра­ция
Размер частиц, мкм	0.0001...0.001	0.001...0.02	0.02...10

Обратный осмос широко используется для обессоливания воды в системах водоподготовки ТЭЦ и предприятий различных отрас­лей

 

 

48

где М и К - пределы численности.

Различают периодические и непериодические факторы колеба­ния популяции.

Периодические: изменения преимущественно под влиянием закономерно-изменяющихся факторов окружающей среды, а так­же особенности самих популяций. Непериодические, изменения под влиянием абиотических факторов в течение сезона. Наиболее сильно влияют антропогенные воздействия (тепловое излучение, загрязнение окружающей среды, радиация и т.д.).

 

Экологические системы

 

Экосистема - совокупность совместно обитающих разных ви­дов организмов и условий существования. Биогеоценоз - это совокупность на известном пространстве земной поверхности однородных при­родных явлений, атмосферы, горной породы, микроорганизмы, имеющие свою специфику взаимодействия этих факторов и определенный тип обмена: веществом, информацией, энергией. Т.о. экосистема шире, чем биогеоценоз.

 

Схема биогеоценоза

Понятие о трофической цепи

 

Трофическая цепь - образуется в биогеоценозе при последова­тельной передаче вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов другим. Т.к. растения строят свой организм без по­средников, то их называют автотрофами, а т.к. они к тому же соз­дают первичное органическое вещество, то их еще называют про­дуцентами.

 

Устойчивость биогеоценоза

 

Для того, чтобы биогеоценоз или естественная экосистема на­ходилась в состоянии биостата необходимо:

1. Сбалансированность потоков вещества и энергии и процес­сов обмена веществ между организмом и окружающей средой.

2. Наличие биотического круговорота, обеспечивающегося ме­ханизмами обратной связи

3. Наличие видового разнообразия в экосистемах, и как следст­вие, стабильность экосистем определяется числом связей между видами трофической пирамиды.

 

Помехи в экосистеме

 

В любой экосистеме имеются пищевые цепи, существуют оп­ределенные каналы передачи ин­формации: химический, энерге­тический и генетический. Устой­чивость экосистемы обеспечивается механизмами обратной связи.

«Олень - волк»

В этой экосистеме хищник - волк, поедает жертву - оленя. При этом хищник увеличивает свою популяцию. Это положительная обратная связь. Однако, поедая оленей, он уменьшает их числен­ность. Это отрицательная обратная связь. Она старается вернуть систему в исходное положение, т.е. ограничить численность хищ­ников. Человек своей деятельностью создает наибольшие помехи в этих связях. Помехи бывают: частичные (разрушают лишь зве­нья), в отдельных трофических цепях, предельные (разрушают экосистему), искусственные (не стоит отождествлять с селекцией групп живых организмов, проводимых человеком целенаправленно) и естественные (естественный от­бор).

 

Земельные ресурсы

Почва - естественное историческое биокостное тело, основа всех материальных благ, главное богатство, от которого зависит существование человека. Почва возникла в результате взаимодей­ствия живых и мертвых организмов, атмосферы, природных вод, рельефа местности и сил гравитации Земли. Главное свойство почвы - плодородие.

Площадь суши на планете составляет 149 млн. км², из них око­ло 10% покрыто ледниками, из оставшейся почвы 33% занято сельским хозяйством, около 30% занимают леса. Земельный фонд России составляет 8708 млн. га.

Только за период с 1985 по 1990 гг. из сев. оборота выпало порядка 7 млн. га, из-за зарастания леса кустарником, эрозионных процессов и заболачивания.

 

Лесные ресурсы

Лес выполняет важнейшие средообразующие функции, после почвозащитных, водоохранных, климатообразующих и т.д.

Кроме того, участвуя в фотосинтезе, леса выполняют космиче­скую роль.

Все растения Земли в год создают 100 млн. тонн фитомассы, из них растения суши 64 млн., из которых на леса приходится 38 млн. тонн. Они фиксируют на длительное время в древесине орга­ническое вещество. Общий запас древесины в мире более 350 млн. м³. В РФ площадь лесного фонда более 1100 млн. га, из них лесом покрыто более 770 млн. га, а общий запас древесины 32 млрд. м³ много древесины гибнет из-за пожаров, насекомых и т.д.

 

Животные ресурсы

 

На Земле обтает более 1500 млн. животных организмов, одна­ко, биомасса животных составляет лишь 1% от общей биомассы. Число видов в РФ (на 1991 г.):

• насекомые - до 80 тыс.

• водные беспозвоночные - до 120 тыс.

• пресноводные - около 400

• морские виды - 2400

• земноводные - 26

• пресмыкающиеся - 56

• птицы - 726

• млекопитающие – 328

 

18

Различают рекуперационные методы, предусматривающие извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ и деструктивные в которых загрязнители воды подвер­гаются разрушению путём окисления или восстановления. Про­дукты разрушения удаляются в виде газов или осадков.

Механическая очистка сточных вод

Осуществляется в зависимости от свойств примесей, концен­трацией и фракционного состава различными методами:

Процеживание. Используется перед более тонкой очисткой, процеживая сточные воды через решётки (неподвижные, подвиж­ные и совмещенные с дробилками с целью извлечения из них крупных примесей (до 25мм), которые могут засорить трубы и каналы.

Для удаления более мелких взвешенных веществ, а также ценных продуктов применяют сита (волокноуловители), которые мо­гут быть дисковые или барабанные.

В решетках рассчитывается число прозоров, ширина и потери напора сточной воды на ней.

Отстаивание, применяется для выделения нерастворенных и частично коллоидных механических загрязнений в песочных от­стойниках, жиро-, нефти-, смоло-, маслоуловители;

Песколовки - применяют для предварительного выделения ми­неральных и органических загрязнений (0,2...0,25мм) из сточных вод.

где: 1 - входная труба; 2 - перегородка; 3 - шлакосборник; 4 -отверстие для удаления шлака; 5 - выходная труба.

Отстойники (горизонтальные, радиальные и пластинчатые) применяют для выделения из сточных вод нерастворимых осаждающихся или всплывающих механических загрязнений (части­цы органического и минерального происхождения размером меньше 250мм, эмулированные масла, нефтепродукты и т. п.).

 

43

механическим цехам на меньшую концентрацию);

5. гальванические цеха (в наибольшей степени загрязняют ядовитыми химическими веществами, концентрация зависит от механического процесса): концентрация загрязнений, в сточных водах промывочных ванн после нанесения покрытий не превыша­ет 200 млгр/л, а в периодически сбрасываемых сточных водах -100 тыс. млгр/л;

6. бытовые сточные воды машиностроительных производств (крупные примеси, примеси органического и. минерального про­исхождения, различают бактерии, в том числе болезнетворные, концентрация этих веществ зависит от степени разбавления; их водопроводной водой);

7. Атмосферные сточные воды: состав и концентрация ве­ществ существенно зависти от времени года.

В очистные сооружения промышленных предприятий посту­пают сточные воды трёх типов: производственные, бытовые и ат­мосферные, и тиоколе 10% общего водопотребления промыш­ленности приходится на машинно-строительные предприятия. В сточных водах предприятий машиностроения могут содержать­ся следующие виды примесей:

- механические примеси, в том числе гидроксиды металлов;

- стойкие и летучие нефтепродукты;

- эмульсии, стабилизированные различного рода добавками;

- растворённые токсичные соединения органического и неорганического происхождения (ионы металлов; фенолы, цианиды, сульфаты, сульфиды и др.).

Независимо от нормативных требований к качеству в водном объекте есть ещё производственные ограничения. Так, запрещает­ся сбрасывать:

- воды, которые можно использовать в системах оборотного и повторного водоснабжения;

- воды с ценными примесями;

- воды с производственным сырьём в количестве, превы­шающим нормы технологических потерь;

- воды с вредными веществами, на которые не установлены ПДК;

- воды, которые можно использовать на орошение в сель­ском хозяйстве.

Для создания замкнутых систем водоснабжения промышлен­ные сточные воды подвергаются очистке механическими, хи­мическими, физико-химическими, биологическими и термиче­скими методами.

 

42

Наблюдается снижение и обеднение фауны, особенно в районах высокой концентрации человека. Численность видов:

• соболь - около 1 млн.

• выдра - 9070 тыс.

• бобр - до 260 тыс.

• бурый медведь - до 280

• лось - более 500 тыс.

• косуля - 760 тыс.

• кабан - 360 тыс.

• белка - 18 млн.

• заяц-беляк - 7,3 млн.

• заяц-русак - 1,2 млн.

• песец - 200 тыс.

• волк - 300 тыс.

• горностай - 2 млн.

 

Минеральные ресурсы

 

Полезные ископаемые: нефть, уголь, руды металлов и неме­таллов и т.д., которые используются только один раз. А темпы их добычи превышают темпы их образования. Некоторые важные минералы - вода, воздух - используются многократно. Запасы не­которых минералов: соль, глина, известь, песок имеют огромные запасы. Запас драгоценных природных металлов, минерального топлива довольно ограничен, темпы их эксплуатации возрастают с каждым годом (уголь, железо, марганец, никель возрастают в 50-60 раз, а такие минералы, как алюминий, вольфрам и т.п. в 200-1000 раз).

В России добываются 17% нефти, 25% газа, 15% каменного уг­ля, 14% товарной железной руды. При этом в процессе обогаще­ния руд теряется более 1/3 олова, 1/4 железа, вольфрама, молибдена и т.д.

 

19

Горные породы

 

Это толщина литосферы глубиной до 17 км и массой 17*10¹⁶ тонн.

В земной коре присутствуют: кремнии 28%, алюминий - 8%, железо - 5%, кальций - 3,6%, натрий - 2,4%, калий - 2,6%, маг­ний-2,1%.

Есть цифры, свидетельствующие о том, что запаса природного алюминия хватит на 570 лет, цинка на 232, меди на 292, железа на 150, а свинца - 19.

Однако, эти прогнозы к счастью не оправдались из-за: совер­шенствования биопроцессов добычи, транспортировки, перера­ботки, утилизации, использования других материалов, использо­вания запасов мирового океана.

Уже в настоящее время получение меди на 30-40% без отхо­дов. В морской воде содержатся все элементы системы Менделее­ва, при этом больше всех натрия - 14*10¹⁶ тонн, хлора - 2,64*10¹⁶, магния - 1,8* 10¹⁵ и т.д.

 

Энергетические ресурсы

 

Нефть, газ, торф, уголь, ядерное топливо являются невозоб-новляемыми ресурсами.

К возобновляемым энергетическим ресурсам можно отнести энергию процессов фотосинтеза, прямое использование солнеч­ных лучей, гидроэнергии, энергия приливов и отливов, энергия испарения и конденсации, ветровая, биотермальная энергия, энер­гия разности температур и т.п.

 

Геотермальная энергия

 

Эти ресурсы очень велики, порядка 100 млн. тонн условного топлива в год. Эффективными являются воды с температурой 200-400 °С, для этого необходимо бурить скважины на очень большую глубину.

В нашей стране температура термальных вод 100-120 °С. Ее целесообразно использовать для систем теплоснабжения. Пер­спективным направлением является использование энергии в жизнедеятельности организмов. В процессе фотосинтеза солнеч­ная энергия превращается в химическую энергию растений, при сжигании которых энергия превращается в тепловую.

 

 

20

Защита водного бассейна

 

В настоящее время создалась парадоксальная ситуация: тысячи специалистов (врачи, химики, бактериологи, технологи, механики, электрики и др. высококвалифицированные специалисты) добывают воду, очищают ее от механических, физических и бактериологических примесей до жесточайшего требования ГОСТа, а
затем самым бесхозяйственным образом ее расходуют на технические нужды, где от воды не требуется высокого качества и годится практически любая природная вода. Пока вода дойдет до
потребителя она резко ухудшит свои потребительские свойства. В
случае подключения предприятия к городской магистральной сети оптимальной является следующая схема:

 

Все сточные воды можно условно разделить на:

1. химически загрязненные;

2. химически не загрязненные;

3. хозяйственные и сточно-фекальные;

Вторые идут в оборот производства, и первые требуют обяза­тельного удаления ядовитых и вредных веществ. Это производит­ся в заводских сооружениях. Воды третьей группы очищаются в городских очистных сооружениях. Даже в аварийных ситуациях не допускается спускать химически загрязненные воды в канали­зацию. Около 10% общего водопотребления промышленности приходится на машиностроительные предприятия - наиболее рас­пространенные загрязнители сточных вод:

1. литейные цеха (глина, песок, зола и т.д. концентрация этих веществ может достигать 5 тыс. грамм на литр воды);

2. механические цеха (концентрация до 20 грамм на литр);

3. прокатные цеха (масло и т.д., концентрация от 10 до 180 грамм на м³);

4. штамповочные и кузнечно-прессовые цеха (аналогично

 

41

компонентов на базе создания новых безотходных процессов;

2. переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использова­ние без нарушения экологического равновесия;

3. создание и выпуск новых видов продукции с учетом тре­бований повторного ее использования;

4. организация безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов;

5. использование замкнутых систем водоснабжения.

Переход на безотходную технологию, как правило, носит, постепенный характер. Сначала создаются и внедряются лишь отдельные элементы этой технологии. Например, широко распространяются производства с замкнутыми системами водоснабжения, существенно уменьшающие сброс сточных вод и загрязнение ими водоемов.

Под замкнутой системой водного хозяйства промышленного
предприятия понимается система, в которой вода используется, в
производстве многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и
сброс сточных вод в водоем.

Под замкнутой системой водного хозяйства территориально-промышленного комплекса, района или центра понимается систе­ма, включающая использование поверхностных вод, очищенных промышленных и городских сточных вод на промышленных предприятиях, на земледельческих полях – орошения при выра­щивании сельскохозяйственных культур, для полива лесных уго­дий, для поддержания объема (уровня) воды водоемов, исклю­чающие образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем. Организация замкнутой системы целесообразна, когда за­траты на рекуперацию воды и веществ, выделенных из сточной воды и переработанных до товарного продукта или вторичного сырья, ниже суммарных затрат.

Кроме выше рассмотренных производств с замкнутыми системами водопотребления большое значение для экономии
ресурсов и охраны окружающей среды имеет переход на безводную технологию.

В машиностроении разработка малоотходных технологических процессов связана прежде всего с необходимостью увеличения КИМ (коэффициента использования материала), которая дает не только технико-экономические выгоды, но и позволяет умень­шить отходы и вредные выбросы в окружающую среду.

 

 

40

Водные ресурсы

 

Вода используется: для питья, как сырье для производства электроэнергии, в сельском хозяйстве, для извлечения химиче­ских элементов, судоходства, лесосплава, разведения рыб, для удовлетворения эстетических нужд человека.

Вода находится в постоянном движении, все время расходует­ся и возобновляется. Наиболее подвижны речные воды. Важнейшее значение имеют пресные воды.

Водные объекты	Продолжительность смены
1. Полярные ледники, подземные льды 2. Мировой океан 3. Горны е ледники 4. Подземные воды 5. Озера 6. Болота 7. Влага в почве 8. Вода в руслах рек 9. Вода в атмосфере 10. Биологическая вода	10000 лет   12500 лет 1600 лет 1400 лет 17 лет 5 лет 1 год 16 дней 8 дней несколько часов

 

Примерная схема ресурсного цикла

 

21

1 - извлечение в процессе добычи и заготовки, 2 - оставленные в местах локализации и добычи, 3 - транспортирование к местам пе­реработки, 4 - дополнительно взятые за счет совершенствования технологий добычи и заготовки, 5 - утраченные при перевозках, 6 -сохраненные за счет совершенствования перевозок, 7 - перераба­тываемые в продукцию, 8-отходы от переработок, 9 - возвращение в цикл путем регенерации, рекуперации утилизации и совершен­ствования технологических процессов, 10 - продукция и изделия в пользовании, 11- изделия вышедшие из пользования, 12- лом и утиль, 13- полностью непригодные изделия.

 

Оптимизация биосферы

 

Грамотные технические решения позволяют резко снизить от­рицательное воздействие на окружающую среду за счет:

1. применения производства с замкнутыми циклами;

2. оборотного водоснабжения предприятий;

3. вторичного использования сырья и материалов;

 

22

Можно выделить две принципиальные схемы охраны окру­жающей среды от загрязнений:

1. очистка вредных выбросов и сбросов;

2. многократное использование материалов и мероприятия, исключающие эти вредные выбросы и сбросы.

Стоимость очистных сооружений в настоящее время достигает 1/3 основных фондов государства. Однако полностью вредные выбросы и сбросы не исключаются. Поэтому особо актуальным является применение безотходных или хотя бы малоотходных технологий производств.

Конечная цель таких производств - это выполнение путем про­хождения нескольких ступеней переработки отходов всех видов.

Система считается безотходной, если на конечной стадии про­цесса выделяется такое количество отходов, которое не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду.

Рис. Схема без