Понятие «промышленная экология»

ЛЕКЦИЯ 1

Понятие «промышленная экология»

Уровень использования природных ресурсов и степень деградации окружающей среды являются главной проблемой современного общества. Природопользованием занимаются практически все отрасли народного хозяйства и межотраслевые комплексы. Экономические реформы, рынки капитала, распределение инвестиций связаны с расходованием природных ресурсов. Считается общепризнанным, что проблемы рационального использования природных ресурсов и предотвращения загрязнения окружающей среды, обусловливающие устойчивое развитие современной цивилизации, должны быть решены с использованием нового подхода к организации и функционированию промышленных производств и экономической системы в целом. В основе этого принципа лежит промышленная экология. Понятие «промышленная экология» появилось в начале 80- х годов 20 столетия. В настоящее время это понятие является фундаментальной основой природопользования.

Промышленная экология изучает взаимосвязь материального, в первую очередь промышленного производства, человека и других живых организмов со средой обитания, т.е. предметом изучения промышленной экологии являются эколого-экономические системы.

Промышленная экология является системно ориентированным подходом к объединению экономической деятельности людей и управлению материальным производством с фундаментальными биологическими, химическими и физическими глобальными системами.

системами.

Промышленная экология – это комплексная научно-практическая дисциплина об экологической безопасности производства. Причиной ее создания явилась социальная потребность в защите людей от негативных воздействий в триаде биосфера –человек - техносфера.

Промышленная экология — это дисциплина, рассматривающая воздействие промышленности (от отдельных аппаратов и предприятий до техносферы) на природу и, наоборот, — влияние условий природной среды на функционирование предприятий и их комплексов.

Существует еще одно понятие. Промышленная экология – это средство для достижения устойчивого, самоподдерживающегося функционирования эколого-экономических систем и общества в целом.

Если сопоставить приведенное выше понятие «промышленная экология» с понятием «экология», которое гласит: экология –это наука, изучающая взаимоотношения организмов с окружающей средой, то можно заметить их полное сходство с той лишь разницей, что первое понятие является частным случаем второго. Следовательно, промышленную экологию можно считать частью науки экологии, решающей задачи системы охраны природы и рационального природопользования при устойчивом развитии промышленности, сельского хозяйства, лесного и рыбного хозяйства на основе интенсивного использования земель, энергоресурсов, полезных ископаемых.

В природных экосистемах производство и разложение сбалансированы. В них нет отходов, т.к. отходы одних организмов служат средой обитания для других. В результате осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ в природе. В виду того, что биосфера, как оболочка земли, в пределах которой существует жизнь, обусловлена деятельностью живых организмов, то человек является одним из них. В результате эволюции энергии: мускульнаяà пароваяà электрическаяà атомная, на земле появились созданные человеком заводы, фабрики, транспортные системы, объекты ядерной техники. Этот искусственно созданный технический мир, названный техносферой, находится в противоречии с законами существования естественных экологических систем, т.к. приводит к разрушению окружающей среды. В природных экосистемах около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот. В социально- экономических системах около 90% материальных ресурсов переходят в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении. В связи с этим главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге - совмещение техногенного и биогеохимического круговоротов веществ. Переход к устойчивому обществу требует тщательно сбалансированных дальних и ближних целей, заключающихся, в том числе и в достаточности, равенстве и качестве жизни, а не на объеме производства.

Контроль качества окружающей среды

При обосновании требований к параметрам биосферы необходимо дать оценку разнообразных факторов и состояния элементов окружающей среды до и после вредного воздействия. С этой целью используют методы и организационные формы проведения экологического контроля – мониторинга в стране и на местах. По результатам наблюдений оцениваются естественные изменения состояния природной среды (геофизические службы), изменения под влиянием жизнедеятельности человека (службы экологического мониторинга). В общем случае под мониторингом понимается комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий.

Создание универсальных методов измерений вредных выбросов как в атмосфере, так и в локальных выбросах - сложная метрологическая задача. Главным образом это связано с тем, что вещества-загрязнители характеризуются многими параметрами, что затрудняет однозначное определение их концентраций и идентификацию. В зависимости от области применения измерительную аппаратуру делят на три основные группы:

1 - приборы (весовые, радиоизотопные, оптические, индукционные и др.) для контроля запыленности атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны;

2 -приборы (весовые, оптические, электрические, лазерные и др.) для измерения содержания и дисперсного состава пыли в аспирационных вентиляционных выбросах;

3 -приборы для анализа воздуха и водных сред (хроматографические, масс-спектрометрические, спектральные, электрохимические).

Существует классификация систем мониторинга по учитываемым факторам и источникам воздействий, реакциям основных составляющих биосферы на эти воздействия, методам наблюдения и т.п. Наиболее представительна Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), сочетающего геофизические, биологические, так и техногенные аспекты.

ЛЕКЦИЯ 2

Основа промышленной экологии — безотходные или чистые

Производства

На современном этапе развития биосферы — ее переходе в ноосферу — особо важными становятся проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Природные процессы все теснее переплетаются с антропогенными. Практически они проявляются во все более усиленном обмене веществом и энергией, в возрастающих потоках передачи информации. История человечества — это постоянно растущие потребности в природных ресурсах, замена истощающихся на новые и еще более интенсивная их эксплуатация. Дальнейшее развитие общества требует обязательного и полного учета экологических условий и оценки природных ресурсов.

В. И. Вернадский писал: Переход в «новое эволюционное состояние - ноосферу возможен лишь при сохранении циклов вещества и энергии, сложившихся в биосфере».

Концепция безотходного производства была предложена и развита академиками Н. Н. Семеновым, И. В. Петряновым- Соколовым, В. К. Ласкориным и др.

Анализ развития производств и динамики потребления сырья и образования отходов привели к неизбежному выводу о том, что дальнейшее развитие производств (и общества в целом) не может осуществляться на базе исторически сложившихся традиционных экстенсивных технологических процессов без учёта экологических ограничений и требует принципиально нового подхода. Этот подход, в основе которого лежит цикличность материальных потоков, получил название «безотходная технология», а позднее «чистая технология».

ЛЕКЦИЯ 3

Общие закономерности производственных процессов (Ахмаров)

ЛЕКЦИЯ 4

Структура и описание ТС

Подсистема подготовки сырья

Измельчение — это процесс образования из сырья полупродукта с нарушенной кристаллической решеткой заданного гранулометрического состава, часто с удалением влаги и декарбонизацией.

Дозировка — это процесс обеспечения соотношения исходных компонентов в количествах, находящихся в соответствии с показателями качества смеси, отвечающей требуемым значениям.

Смешение — это процесс получения механически однородной смеси ингредиентов шихты или их групп, иногда с добавлением технологического связующего и отходов основного производства.

Компактирование — это процесс получения из многокомпонентного полидисперсного порошка компактных плиток или гранул необходимой прочности, плотности и влажности.

Подсистема надежности (обеспечения стабильности подготовки)

Структурные характеристики сырья, позволяющие снизить интенсивность отказов оборудования и интенсифицироватъ активационные эффекты.

Износостойкость узлов и (или) конструкционных материалов, призванных обеспечить заданные технологией режимные параметры процесса.

Подсистема переработки

Эта подсистема состоит из суммы процессов переработки подготовленного полупродукта в изделия с заданными характеристиками.

Синтез и анализ ТС

Результаты системного анализа можно использовать для разных целей: сбора информации о процессах и структуре связей между элементами и подсистемами в зависимости от технологических и конструкционных параметров систем, составления топологических моделей, многофакторных экспериментов в производственных условиях. При синтезе новых технологических схем, обеспечивающих работу линии в оптимальном режиме по эколого-экономическим показателям.

Производство ПМ состоит из множества процессов, на которые влияет огромное количество факторов. При оптимизации таких процессов с помощью многофакторного эксперимента используют априорное ранжирование факторов и определяют их уровни. Важно правильно выбрать критерий оптимизации. Н апример, качество изделия экологическую безопасность процесса или материала комплексность применения сырьевых вторичных и энергетических ресурсов стабильность процессов протекающих в подсистемах и т. д. Таких критериев может быть несколько, и они определяются конкретными условиями производства.

Выбранный критерий оптимизации связывает существенные факторы в математическую модель (полином). Применяя статистические методы планирования эксперимента в зависимости от цели работы минимизируют или максимизируют критерий оптимизации. Например, определяют минимум предельно допустимых выбросов (ПДВ) по целевому или токсичному компоненту или максимум возвратных или попутных вторичных материальных ресурсов (ВМР), применяемых как основной ингредиент смеси при сохранении стабильности комплексного показателя качества изделий. Причем в качестве управляющих факторов могут использоваться параметры разных подсистем: влажность порошковой шихты или гранул, плотность и прочность гранул, режимные характеристики оборудования выбросы (сбросы) в биосферу, здоровье человека и т.д.

ЛЕКЦИЯ 4

Атмосфере

Роль атмосферы в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности планеты, защищает ее от вредных воздействий космического и ультрафиолетового излучений.

Изменение состава атмосферы возникает под влиянием естественных источников и в результате антропогенного воздействия.

Источники естественных загрязнений - это извержение вулканов, космическая пыль, выдуваемый ветром верхний слой почвы, содержащий бактерии, грибки, простейшие организмы, органические остатки, и т. д. Эти компоненты являются важной частью атмосферы. Они определяют оптические свойства воздушной оболочки Земли, способствуют рассеиванию ультрафиолетовых и космических лучей.

Антропогенное загрязнение атмосферы регистрируют со второй половины ХIХ века в связи с изменением ее пылевого и газового состава. Загрязнение атмосферы пылью стало возможным в результате уничтожения лесных массивов, естественного травянистого покрова в ходе распашки и связанного с ней выдувания почв в результате эрозии пахотных земель. Образованию загрязняющей пыли способствуют также лесные пожары. Количество пыли в атмосфере Земли в настоящее время в десятки раз превышает естественный уровень. Распределена пыль по атмосферному пространству неравномерно. Ее концентрация выше в местах расположения источников загрязнения. Однако с помощью ветра пыль может перемещаться на большие расстояния.

Источниками повышенного содержания пыли в атмосфере следует также считать предприятия по производству цемента, металлургические заводы. Источниками пыли являются дорожные покрытия: асфальт, бетон и др. Наряду с пылевым загрязнением атмосферы существует газовое загрязнение. Оно происходит в результате сжигания угля, нефти, газа, поскольку в ходе их горения выделяется большое количество сернистых соединений. При взаимодействии с водой, находящейся в воздухе, сернистый газ образует мелкие капельки серной кислоты, которые приносят огромный вред при роде, губя растения и живые существа. Они наносят вред и народному хозяйству, т.к. разъедают металлы, синтетические материалы, лакированные и окрашенные поверхности. Источниками газового загрязнения являются автомобили, выбрасывающие в атмосферу сотни миллионов тонн окиси углерода, соединений азота, углеводородов и др. (см.табл.3).

Все антропогенные источники загрязнения атмосферы делят на точечные, линейные и площадные.

Точечные источники загрязнений могут быть подвижными и стационарными. К точечным стационарным источникам загрязнения относятся: дымовые трубы теплоэлектростанций отопительных котельных, технологических установок, печей и сушилок, вытяжные шахты, дефлекторы, вентиляционные трубы предприятий и т. п.

Подвижные источники загрязнения: выхлопные трубы тепловозов, теплоходов, самолетов, автотранспорта и других движущихся устройств.

Линейные источники загрязнения: дороги и улицы, по которым систематически движется транспорт.

Площадные источники загрязнений: вентиляционные фонари, окна, двери, щели оборудования, зданий и другие отверстия, через которые примеси могут поступать в атмосферу.

 

 

ЛЕКЦИЯ 6

ЛЕКЦИЯ 7

Характер ресурсов.

При реализации экологических факторов в развитии экономики регионов важно учитывать, что между ресурсами живой и неживой природы есть существенная разница. Продукты неживой природы (нефть, уголь, руды) не только исчерпаемы, но и невозобовновляемы. Живая природа (биосфера) является саморегулируемой системой и может служить человеку бесконечно долго, давая стабильное количество растительной и животной продукции.

Возобновляемые природные ресурсы можно разделить на три самостоятельные группы.

Первая группа ресурсов: почвы, растительный и животный мир.

Вторая группа р есурсов слагает биосферу, т.е. определяет возможность существования жизни. Это солнечная радиация, атмосфера, вода. и требуют бережного отношения, так как в противном случае они могут быстро превратиться в невозобновляемые ресурсы и постепенно исчезнуть. Загрязняя окружающую среду, человек способствует ограничению их использования, чем ставит под угрозу возможность существования жизни.

Третья группа ресурсов – это запасы глубинного тепла земли (геотермические источники). Они недостаточно изучены и перспективны в будущем.

В реальной жизни использование любого природного ресурса происходит не изолировано от всех других ресурсов. Существующие схемы использования земных ресурсов сложны и взаимосвязны настолько, что использование каждого природного источника неизбежно влияет на пользование многих других ресурсов

Экология во взаимосвязанном и взаимозависимом мире служит научным фундаментом неистощимой эксплуатации, сохранения и восстановления природных ресурсов, охраны среды жизни человека, обеспечения самого существования человечества.

Рациональное использование природных - ресурсов требует охраны природы, т.к. в противном случае хозяйственное использование ресурсов наносит экологический ущерб природной среде, приводит к оскудению и истощению природных ресурсов.

Этап физического истощения природных ресурсов может наступить еще до фазы экономической нерентабельности их эксплуатации. Это ведет либо к полному необратимому уничтожению ресурсов, либо к экологической - катастрофе. В связи с этим при первых признаках истощения природных ресурсов необходима перестройка хозяйства с расчетом на рациональное природопользование. Например, производств нефти и газа, химических производств на основе фосфоритов и апатитов и т.д.

ЛЕКЦИЯ 7

 

ЛЕКЦИЯ 1

Понятие «промышленная экология»

Уровень использования природных ресурсов и степень деградации окружающей среды являются главной проблемой современного общества. Природопользованием занимаются практически все отрасли народного хозяйства и межотраслевые комплексы. Экономические реформы, рынки капитала, распределение инвестиций связаны с расходованием природных ресурсов. Считается общепризнанным, что проблемы рационального использования природных ресурсов и предотвращения загрязнения окружающей среды, обусловливающие устойчивое развитие современной цивилизации, должны быть решены с использованием нового подхода к организации и функционированию промышленных производств и экономической системы в целом. В основе этого принципа лежит промышленная экология. Понятие «промышленная экология» появилось в начале 80- х годов 20 столетия. В настоящее время это понятие является фундаментальной основой природопользования.

Промышленная экология изучает взаимосвязь материального, в первую очередь промышленного производства, человека и других живых организмов со средой обитания, т.е. предметом изучения промышленной экологии являются эколого-экономические системы.

Промышленная экология является системно ориентированным подходом к объединению экономической деятельности людей и управлению материальным производством с фундаментальными биологическими, химическими и физическими глобальными системами.

системами.

Промышленная экология – это комплексная научно-практическая дисциплина об экологической безопасности производства. Причиной ее создания явилась социальная потребность в защите людей от негативных воздействий в триаде биосфера –человек - техносфера.

Промышленная экология — это дисциплина, рассматривающая воздействие промышленности (от отдельных аппаратов и предприятий до техносферы) на природу и, наоборот, — влияние условий природной среды на функционирование предприятий и их комплексов.

Существует еще одно понятие. Промышленная экология – это средство для достижения устойчивого, самоподдерживающегося функционирования эколого-экономических систем и общества в целом.

Если сопоставить приведенное выше понятие «промышленная экология» с понятием «экология», которое гласит: экология –это наука, изучающая взаимоотношения организмов с окружающей средой, то можно заметить их полное сходство с той лишь разницей, что первое понятие является частным случаем второго. Следовательно, промышленную экологию можно считать частью науки экологии, решающей задачи системы охраны природы и рационального природопользования при устойчивом развитии промышленности, сельского хозяйства, лесного и рыбного хозяйства на основе интенсивного использования земель, энергоресурсов, полезных ископаемых.

В природных экосистемах производство и разложение сбалансированы. В них нет отходов, т.к. отходы одних организмов служат средой обитания для других. В результате осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ в природе. В виду того, что биосфера, как оболочка земли, в пределах которой существует жизнь, обусловлена деятельностью живых организмов, то человек является одним из них. В результате эволюции энергии: мускульнаяà пароваяà электрическаяà атомная, на земле появились созданные человеком заводы, фабрики, транспортные системы, объекты ядерной техники. Этот искусственно созданный технический мир, названный техносферой, находится в противоречии с законами существования естественных экологических систем, т.к. приводит к разрушению окружающей среды. В природных экосистемах около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот. В социально- экономических системах около 90% материальных ресурсов переходят в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении. В связи с этим главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге - совмещение техногенного и биогеохимического круговоротов веществ. Переход к устойчивому обществу требует тщательно сбалансированных дальних и ближних целей, заключающихся, в том числе и в достаточности, равенстве и качестве жизни, а не на объеме производства.