Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

Воронежская государственная технологическая академия Кафедра промышленной экологии

Л е к ц и и

По дисциплине «промышленная экология»

Часть 1

для студентов направления 280200 – «Защита окружающей среды»

специальностей 280201 – «Охрана окружающей среды и рациональное

использование природных ресурсов»

и 280202 – «Техника защиты окружающей среды»

Воронеж

2007

Введение. Промышленная экология — основа рационального природользования

Промышленная экология – прикладная научная дисциплина, применяющая принципы химической технологии и эколого-экономические ограничения к области, охватывающей непосредственно промышленное устройство, процессы, аппараты и схемы, которые служат средством для достижения устойчивого, самоподдерживающегося функционирования системы человек —техника — окружающая среда, находящейся под воздействием загрязнений данного техногенного объекта.

Промышленная экология рассматривает (изучает) взаимосвязь (и взаимозависимость) материального, в первую очередь промышленного, производства, человека и других живых организмов со средой их 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».

В природных экосистемах производство и разложение сбалансированы, в них нет отходов: отходы одних организмов служат средой обитания для других и таким образом осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ. В природных экосистемах около 90 % энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический цикл. В социально-экономических системах около 90 % материальных ресурсов переходит в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении. Поэтому 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 кругооборотов веществ.

Идея многократного, цикличного, экономного использовать материальных ресурсов уже не только широко обсуждается во всем мире, но в большинстве стран нашла широкое практическое применение. Так, в развитых странах степень повторного использования свинца составляет не менее 65 %, железа – 60 %, меди – более 40 %, никеля – 40 %, алюминия – 33 %, цинка –32 % и т.д. В нашей стране эти цифры значительно скромнее. За счет использования вторичного сырья производится 30 % стали и 20 % цветных металлов. Необходимо также отметить, что энергоемкость производства алюминия из вторичного сырья в 20 раз, а стали в 10 раз ниже, чем энергоемкость их производства из первичного сырья.

Повторное использование материальных ресурсов (рециркуляция) имеет исключительно большое значение с точки зрения сохранения или продления времени эксплуатации важнейших мировых запасов руд (невосполнимых ресурсов).

Анализ использования сырьевых материалов по шести важнейшим отраслям промышленности (черная и цветная металлургия, добыча и переработка угля, производство удобрений, химических продуктов и строительных материалов), выполненный Всесоюзным институтом вторичных материальных ресурсов (1985), показал, что полезно используются уже 28,6 %. Сюда входит любое полезное использование отходов, в том числе и на засыпку выработанных шахт, котлованов, выравнивание территорий, строительство дорог и т.д.

Все неиспользованное или недоиспользованное сырье, а это пока его наибольшая часть (до 90 %), поступает в окружающую среду в виде различных отходов, что весьма неблагоприятно сказывается на живых организмах, включая и человека. Следует отметить, что эти вещества в природе прежде всего были в наименее растворимой и, следовательно, наименее токсичной форме. Например, металлы – в виде малорастворимых оксидов или сульфидов, фтор — в виде фторида кальция или фосфатов. И даже несмотря на это месторождения фторида кальция или фосфоритов являются зонами эндемического (природного) флюороза. При получении металлов, фосфорных удобрений и ряда других продуктов образуется большое количество твердых, жидких и газообразных отходов, в которых так называемые тяжелые металлы и фтор находятся в активной форме, губительно воздействующей на все живое.

Масштабы выбросов соединений кадмия, цинка, меди и других тяжелых металлов всеми вулканами нашей планеты далеко уступают их количеству, поступающему только от мусоросжигательных печей. При этом следует отметить, что антропогенные источники выделения тяжелых металлов распределены очень неравномерно и сконцентрированы преимущественно в густонаселённых промышленных регионах. Особую опасность вызывает непрерывное повышение регионального и глобального фона — средней концентрации (например, тяжёлых металлов в почве, воде и воздухе), сложившейся в регионе.

Повышенное внимание к тяжелым металлам уделяется потому, что по общетоксическому воздействию на живые организмы они уже вышли на первое место, далеко опередив радиоактивные вещества и пестициды, и вызывают целый букет тягчайших человеческих недугов: сердечно-сосудистые заболевания, умственную неполноценность, паралич, рак, наследственные болезни.

В последнее десятилетие особую тревогу вызывает ежегодное поступление в атмосферу от антропогенных источников до 25 млрд. т диоксида углерода (около 10 % от общего природного поступления), вызывающего потепление за счет парникового эффекта, около 190 млн. т оксида углерода – угарного газа (10 %), около 110 млн. т диоксида серы — одного из основных источников кислых дождей (75–90 % в зависимости от полушария), около 70 млн. т оксидов азота, свыше 50 млн. т различных углеводородов, около 50 млн. т первичных аэрозолей (4 %). Кроме того, образуется еще порядка 250 млн. т мелкодисперсных аэрозолей сульфатов, нитратов, углеводородов (20 %) и т.д. Доля России в общем объеме выбросов составляла около 10 %.