Конспект лекций Москва 2006 г. Лекция № Основные источники техногенного загрязнения окружающей среды

Вид материала

Содержание

Техногенное воздействие
Принципы естественного устройства биосферы
Факторы антропогенного воздействия
Поступление в природную среду газообразных, жидких и твердых отходов, а также избыточного тепла
Размещение отходов
Природные ресурсы
4. Нефтехимия, нефте- и газопереработка
9. Транспортировка, хранение и утилизация токсичных и ядовитых отходов, боеприпасов, ракетного топлива
12. Сельскохозяйственные объекты
2. Классификация видов загрязнения окружающей среды (ОС)
Классификация загрязнений ОС по физико-химическим параметрам
1. Выбросы в атмосферу
Загрязнение гидросферы
Сточные воды
Выбросы в атмосферу
Загрязнение атмосферы
Туманы, пары
Газообразные химические соединения
Жидкие дымы, пыли
Примеси, выделяемые естественными источниками
...
Полное содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Российский университет дружбы народов

Экологический факультет

Харламова М.Д., Зволинский В.П.

«Экологически чистые технологии»

Конспект лекций

Москва

2006 г.

Лекция № 1.

Основные источники техногенного загрязнения окружающей среды.

Принципы естественного устройства биосферы. Факторы антропогенного воздействия, приводящие к нарушению экосистемы. Понятие экологически чистого производства. Классификация видов загрязнения окружающей среды.

Поиск оптимального взаимодействия в системе «человек – окружающая среда» является основной проблемой практически всех областей экологии, поскольку сам человек выступает субъектом, оказывающим негативное воздействие на среду обитания, и нарушает основные принципы естественного устройства биосферы. Промышленная или инженерная экология изучает техногенное воздействие человека на окружающую среду и, наоборот, - влияние условий природной среды на функционирование предприятий.

Техногенное воздействие – это целенаправленный процесс технической деятельности человека в биосфере и околоземном пространстве.

Под биосферой, по определению В.И. Вернадского, понимается часть земного шара, в пределах которой существует жизнь, или оболочка Земли, обусловленная прошлой или современной деятельностью живых организмов (включая и человека).

Искусственно созданный человеком технический мир (заводы, фабрики, транспортные и жилищные системы) называется техносферой. Технический мир находится в явном противоречии с законами жизни и естественными экологическим системами. Необходимым условием снижения техногенного воздействия человека на ОС является применение современных экологически чистых технологий – то есть таких методов производства продукции, при которых сырье и энергия применяются настолько рационально, что объемы выбрасываемых в ОС загрязняющих веществ и отходов сведены к минимуму. Теоретические основы и принципы организации такого типа производств и являются предметом изучения данного курса.

Принципы естественного устройства биосферы

Устойчивость экосистем зависит от многих факторов. Наиболее важные из них заключаются в следующем (рис. 1.1).

Круговорот

веществ

Видовое

разнообразие

Пирамида

энергии

Приспособленность

видов

Стабильность

численности

популяций

Рис. 1.1 Факторы устойчивости биосферы

Биосфера использует внешние источники энергии – солнечную энергию и энергию разогрева земных недр, не вызывая загрязнения окружающей среды, поскольку существует баланс между постоянным использованием энергии и ее рассеиванием в виде тепла (энергетический баланс). Согласно закону «пирамиды энергии» Р. Линдермана (1942 г.) в среднем около 10% поступившей энергии переходит с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой более высокий уровень.
Биосфера использует вещества в основном в форме круговоротов (круговорот воды, кислорода, азота, углерода). Биохимические циклы элементов отработаны эволюционно и не приводят к накоплению вредных отходов.
В биосфере существует огромное многообразие видов и биологических сообществ. Видовое разнообразие – это фактор повышения устойчивости экосистем к воздействию внешних факторов.
Практически все закономерности, характерные для живого вещества, имеют адаптивное значение. Каждый вид адаптирован к строго определенной для него совокупности условий существования – экологической нише.
Саморегуляция, или поддержание численности популяций, зависит от совокупности абиотических и биотических факторов. Численность естественных популяций ограничена истощением пищевых ресурсов и условий размножения.

Разрушение каждого из приведенных факторов в результате антропогенной деятельности человека (т.е. любого вида хозяйственной деятельности по отношению к природе) может привести к снижению устойчивости отдельных экосистем и биосферы в целом.

Факторы антропогенного воздействия

Изменения в состоянии ОС и ее природных ресурсов под влиянием хозяйственной деятельности человека определяются рядом факторов:

Изъятие природных ресурсов - добыча углеводородного топлива, рудных и инертных материалов, забор воды, заготовка древесины, охотничий промысел, выпас скота на природных пастбищах и т.д.
Природо-преобразовательная деятельность - ведение строительных, геологоразведочных, водохозяйственных, мелиоративных и др. с/х работ, транспортировка грузов
Поступление в природную среду газообразных, жидких и твердых отходов, а также избыточного тепла - результат переработки полезных ископаемых, лесной и сельскохозяйственной продукции, выработки тепловой, электрической энергии и ведения других видов промышленной деятельности.
Размещение отходов добычи, переработки и использования природного сырья, а также продуктов промышленности и с/х.
Воздействие искусственных факторов - электромагнитных излучений и полей, шума, вибрации, ионизирующих излучений, фунгицидов и гербицидов, минеральных удобрений

Таким образом, чтобы создать готовую продукцию и получить энергию, человек находит и добывает природные ресурсы, привозит их к месту переработки, производит из них предметы, которые использует в виде средств производства или в виде готовых изделий, то есть человек вовлекает природные ресурсы в ресурсный цикл. Под ресурсным циклом принято понимать совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества (или группы веществ) на всех этапах использования человеком (рис. 1.2).

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ

ПОТЕРИ

Добыча (заготовка)

Оставленные в

местах добычи

Транспортировка

Утраченные при

транспортировке

Переработка в

продукцию

Отходы от переработки

Использование продукции

Износ, коррозия

и т.п.

Физически или морально

устаревшая продукция

ОТХОДЫ

УТИЛИЗАЦИЯ

Рис. 1.2 Схема ресурсного цикла

Слово «цикл» предполагает замкнутость процесса. Но в большинстве антропогенных круговоротов ресурсный цикл фактически не замкнут в отличие от природного. На каждом этапе ресурсного цикла неизбежны потери природного ресурса либо вследствие особенностей технологии, либо по объективным причинам. Более 90% сырья поступает в природную среду в виде различных отходов.

Последствия техногенного, агрохимического и других видов антропогенного пресса на природную среду чаще всего проявляется в форме нарушения равновесия природных экосистем, их загрязнения, обеднения видового и популяционного разнообразия, снижения их способности к самовосстановлению и эффективности функционирования в процессе поддержания качества пресных и морских вод, воздуха и почв.

Согласно Международной конвенции об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте (1991 г.) экологически опасными стационарными источниками загрязнений являются следующие виды производств и объектов.

1. Атомная промышленность

2. Энергетика

3. Черная и цветная металлургия

4. Нефтехимия, нефте- и газопереработка

5. Химическая промышленность

6. Добыча полезных ископаемых

7. Транспортировка нефти и газа

8. Целлюлозно-бумажная промышленность

9. Транспортировка, хранение и утилизация токсичных и ядовитых отходов, боеприпасов, ракетного топлива

10. Хранение нефтяных, нефтехимических. Химических продуктов и т.д.

11. Строительство путей сообщений

12. Сельскохозяйственные объекты

Автомобильный транспорт является основным передвижным источником загрязнения ОС в крупных городах и населенных пунктах.

В зависимости от вида хозяйственной деятельности, форма разрушения природных экосистем может быть различной, но для урбанизированных структур главная экологическая опасность – загрязнение ОС.

2. Классификация видов загрязнения окружающей среды (ОС)

Классификация загрязнений ОС может проводиться по различным принципам и с учетом различных особенностей загрязнений:

по физико-химическим параметрам (механические, физические (энергетические), химические и биологические) (см. табл. 1.1);
по воздействию на компоненты ОС (выбросы в атмосферу, твердые отходы и сточные воды) ;
по токсичности (токсичные и нетоксичные);

Около 75% отходов хозяйственной деятельности человека в той или иной степени является токсичными. Токсичность (ядовитость) – это способность некоторых химических элементов и соединений оказывать вредное воздействие на организм. Количественная характеристика токсичности – токсодоза. В зависимости от способа попадания в организм токсические поражения можно разделить на:

1. Ингаляционное– токсодоза определяется как D = C · t [мг]; :

где С – концентрация токсичного компонента (мг/л); t – время воздействия (мин);

2

. Пероральное (через органы пищеварения)-

3. Кожнорезорбтивное (через кожные покровы) -

токсодоза D = D_уд · P,

4. Микстовое (через раны) -

где D_уд – удельная токсодоза (мг/кг), а Р – масса человека (кг).

Основные категории доз и концентраций:

а) максимально допустимые (безвредно переносятся даже при длительном воздействии вредного вещества);

б) минимально действующие (вызывают легкие симптомы поражения);

в) смертельные (летальные) (вызывают летальный исход у испытуемых животных с вероятностью 90%).

по массе или концентрации образующихся загрязняющих веществ (малотоннажные и крупнотоннажные, концентрированные и разбавленные);
по реакционной способности (химически активные и инертные).

Таблица 1.1

Классификация загрязнений ОС по физико-химическим параметрам

Загрязнения ОС
Механическое	Химическое	Физическое (энергетическое)	Биологическое
Пылевые частицы в атмосфере; твердые частицы, различные предметы в воде и почве	Газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, вступающие в реакцию с компонентами ОС.	Тепло, шум, вибрации, ультразвук, видимые инфракрасные и ультрафиолетовые части спектра, электромагнитные поля, ионизирующие излучения	Виды организмов, появившиеся при участие человека и наносящие вред ему самому и живой природе

Примечание: К категории загрязнений также относят эстетический вред, вызванный нарушением пейзажей и природных ландшафтов, урбанизацией, строительством индустриальных центров

Общая классификация загрязнений и способов предотвращения их попадания в окружающую среду приведена на рис. 1.3.

Лекция № 2

Основные источники техногенного загрязнения окружающей среды (продолжение)

Выбросы в атмосферу. Источники и классификация. Сточные воды. Классификация промышленных вод по целевому назначению. Организация оборотного водоснабжения

1. Выбросы в атмосферу

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, транспорт, тепловые электростанции, животноводческие комплексы. Каждый из этих источников связан с выделением большого количества специфических токсичных веществ, иногда трудно идентифицируемых, хотя многотоннажные выбросы хорошо известны.

СЫРЬЕ

ПРОИЗВОДСТВО

ПРОДУКЦИЯ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ