17 . Основные направления инженерной экологической защиты: защита атмосферы, гидросферы и литосферы.

Основными направлениями инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий являются внедрение ресурсной технологии, биотехнологий, утилизации и детоксикации отходов, а главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными. Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

Другой путь, например создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы - это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов.

Новейший вид инженерной защиты - это внедрение биотехнологических процессов, основанных на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:

1) утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;

2) биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;

3) микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;

4) компостировании;

5) создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

Инженерная защита атмосферного воздуха предусматривает применение на предприятиях сухих пылеуловителей - циклонов, пылеосадительных камер или мокрых пылеуловителей - скрубберов, а также фильтров - тканевых, зернистых или высокоэффективных электрофильтров.

Источниками загрязнения почв являются:

• теплоэнергетика (угольная пыль, зола, дым, аэрозоли тяжелых металлов - ртути, мышьяка, свинца, ванадия, газы SO₂, SO₃, NO_х, бенз(а)пирен, фтористые и мышьяковистые соединения, радионуклиды);

• черная металлургия (рудная и железистая пыль, оксиды железа, марганца, мышьяка, зола, сажа, SO₂, SO₃, NO_х, NH₃ , HCl);

• цветная металлургия (пыль, пары и оксиды свинца, цинка, кадмия, меди, мышьяка, ртути, фтора, SO₂ и т.д.);

• промышленность строительных материалов (цементная пыль, фтор и т.д.);

• химическая промышленность (SO₂, SO₃, HF, H₂S, HCl, HNO₃, NH₃, фтористые соединения, углеводороды, растворители, эфиры, фенолы и др.);

• транспорт (углеводороды, свинец, угольная пыль, зола, СО, SO₂, H₂S, бенз(а)пирен, непредельные углеводороды);

• сельское хозяйство (удобрения, пестициды, ядохимикаты и т.д.);

• нефтеперерабатывающая и нефтедобывающая промышленность (нефть, нефтепродукты, бенз(а)пирен, серосодержащие соединения и др.);

• атомные электростанции (радионуклиды, йод-131, стронций-90, цезий-137, плутоний-239, калий-42 и др.).

Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в результате:

• непосредственного внесения в почву или на нее (удобрения, пестициды),

• поступления атмосферных загрязнений в почву (аэрозолей тяжелых металлов, радионуклидов летучей золы, газов и т.п.);

• поступления загрязнителей в почву с поверхностными стоками;

• выпадения загрязнителей в почву с атмосферными осадками.

Применение минеральных удобрений приводит к аномально высоким содержаниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора, фосфора. При поливах сточными водами в почву попадают патогенные микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества.

Среди токсичных веществ, попадающих с атмосферными осадками в почву, особое место занимает сера. В промышленных районах с осадками ежегодно поступает 20-30 кг/га серы (в форме SO₂).

Основные источники загрязнения почвы канцерогенными веществами - выхлопные газы самолетов, автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций, котельных. В почву канцерогены поступают с частицами пыли при утечке нефти или продуктов ее переработки. Основной источник поступления в почву свинца - выхлопные газы автомобилей: ежегодно в почву поступает 250 тыс. т свинца).

Загрязнения меняют ход почвообразовательного процесса, резко снижают урожаи, многие (тяжелые металлы) накапливаются в растениях, из которых прямо или косвенно, через растительные и животные продукты питания, попадают в организм человека. Кроме того, загрязнения приводят к ослаблению самоочищения почв от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что создает опасность массовых заболеваний. Так, в незагрязненных почвах возбудители дизентерии, тифа и паратифа сохраняются в течение 2-3 суток, а при ослабленном загрязнителями самоочищении почв возбудители дизентерии сохраняются несколько месяцев, тифа и паратифа - до полутора лет.