19. Основные направления инженерной экологической защиты

Основные направления инженерной защиты окружающей среды от загрязнения и других видов антропогенных воздейст­вий — внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоот­ходной технологий, биотехнология, утилизация и обезвреживание отходов и, главное, — экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимо­действия с окружающей средой в естественные циклы кругово­рота веществ.

Под экологизацией понимают внедрение технологических и других решений, позволяющих наиболее эффективно исполь­зовать природные ресурсы и условия без нарушения качества природной среды. Технологические процессы, в которых в пол­ной мере учитываются все взаимодействия с окружающей сре­дой и приняты меры к предотвращению отрицательных послед­ствий, называют: экологизированными. Подобно природной эко­логической системе, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосфер­ным законам и в первую очередь закону круговорота веществ.

Под безотходной технологией понимают такой способ про­изводства, который обеспечивает максимально полное исполь­зование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным следует считать термин «малоотходная технология», так как в принципе полностью «безотходная» технология невозможна, ибо любая человеческая технология не может не производить отходы, хотя бы в виде энергии. Техно­логию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, называют малоотходной, и на современ­ном уровне развития научно-технического прогресса она явля­ется наиболее реальной.

Огромное значение для снижения уровня загрязнения ок­ружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, т.е. рециркуляция. На­чальным этапом этих комплексных мероприятий, нацеленных на создание в перспективе безотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до замкнутых, систем водополь­зования.

В последние годы в экологической науке все больший ин­терес проявляется к биотехнологическим процессам, осно­ванным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Примени­тельно к охране окружающей человека природной среды био­технологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естествен­ные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (В.П. Журавлев и др., 1995).

Биотехнология нашла широкое применение в охране при­родной среды, в частности, при разработке методов биологи­ческой очистки природных и сточных вод, в утилизации от­ходов.

20.. Характеристика основных природных ресурсов. ( без классификаций)

1. Основные природные ресурсы, их классификация и характеристика.

"Природные ресурсы" - одно из наиболее часто употребляемых в литературе понятий. В Краткой географической энциклопедии под таким термином обозначаются “...элементы природы, используемые в народном хозяйстве, являющиеся средствами существования человеческого общества: почвенный покров, полезные дикие растения, животные, полезные ископаемые, вода (для водоснабжения, орошения, промышленности, энергетики, транспорта), благоприятные климатические условия (главным образом тепло и влага), энергия ветра”. "естественные ресурсы... тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности.

Природные ресурсы - пространственно-временная категория; их объем разный в различных районах земного шара и на разных стадиях социально-экономического развития общества.

Часто потребности в природном ресурсе полностью блокируются технологической невозможностью их освоения, например, производство энергии на основе управляемого термоядерного синтеза, регулирование климатических процессов или явлений и т.д. Техническое и технологическое несовершенство многих процессов извлечения и переработки природных ресурсов, соображения экономической рентабельности и недостаток знаний об объемах и величинах природного сырья заставляют при определении природно-ресурсных запасов выделять несколько их категорий по степени технической и экономической доступности и изученности.

1. Доступные, или доказанные, или реальные запасы - это объемы природного ресурса, выявленные современными методами разведки или обследования, технически доступные и экономически рентабельные для освоения.

2. Потенциальные, или общие, ресурсы (англ.- potential resources) -это ресурсы, установленные на основе теоретических расчетов, рекогносцировочных обследований и включающие помимо точно установленных технически извлекаемых запасов природного сырья или резервов еще и ту их часть, которую в настоящее время освоить нельзя по техническим или экономическим соображениям (например, залежи бурого угля на больших глубинах или пресные воды, законсервированные в ледниках или глубинных слоях земной коры). Потенциальные ресурсы называют ресурсами будущего, так как их хозяйственное освоение станет возможным только в условиях качественно нового научно-технического развития общества.

Человек находит и добывает природные ресурсы, перевозит их к местам переработки, производит из них энергию, какую-либо продукцию и предметы, которые в итоге поступают в пользование в виде средств производства или изделий, сооружений и т.д., т.е. человек вовлекает природные ресурсы (вещества) в ресурсный цикл.

Под ресурсным циклом понимают совокупность превращений и перемещений определенного вещества или групп веществ на всех этапах использования его человеком (выявление, извлечение из природной среды, переработку, использование, возвращение в природу). Но если природные циклы веществ замкнутые, то ресурсный цикл как круговорот практически не замкнут, т.е. использованные вещества не возвращаются в места их изъятия.

На каждом этапе ресурсного цикла неизбежны потери. При добыче часть сырья остается в местах залегания, а в отвалы идет так называемая «пустая порода», на извлечение которой тратится энергия. Значительная доля добытого ископаемого теряется при транспортировке к заводам и фабрикам при перегрузке, переработке. Если ресурс используется как топливо, то при его сгорании образуются шлаки, идущие в отвалы, оксиды, летящие в атмосферу, и т.д.

Если же нефть, уголь перерабатываются промышленностью, то неизбежно образование побочных твердых, жидких, газообразных продуктов, как технологических отходов, формирующих так называемые хвостовые выбросы, которые наносят вред экосистемам, нарушают качество среды, отрицательно влияют на здоровье людей.

Таким образом, получается парадоксальная ситуация: загрязнение среды дают природные ресурсы! На их добычу, перевозку затрачиваются огромные средства, энергия, время, но они же в конечном счете ухудшают качество окружающей среды. В связи с данной ситуацией возник афоризм: загрязнение среды - это природные ресурсы, оказавшиеся не на своем месте.

Но при добыче полезных ископаемых и переработке сырья образуется большое количество отходов. Академик Прянишников пишет, что количество отходов растет, как и добыча сырья, по экспоненциальному закону и человечество все больше и больше работает на отходы. Так, на каждую тонну производимого калийного удобрения образуется от трех до четырех тонн галитовых отходов, в основном содержащих хлорид натрия. Крупнотоннажным отходом производства фосфорных удобрений является фосфогипс, которого при переработке апатитового концентрата получается 4,25тонн, а при переработке фосфоритов Каратау - 5,6тонны на каждую тонну экстракционной фосфорной кислоты. Большое количество отходов образуется и при обогащении фосфатного сырья.

При обогащении медных руд в отходы идет флотационный серный колчедан. Он используется для производства серной кислоты. Однако при обжиге серного колчедана образуется колчеданный огарок (0,73-0,75т. на 1т. пирита). Ежегодно его скапливается более 5млн. тонн. Огарок используется далеко не полностью, хотя содержит в основном железо, а также цветные и драгоценные металлы. Просачиваясь через отвалы, поверхностные воды в результате выщелачивания сульфидов увеличивают свою кислотность и обогащаются железом, медью, никелем, кальцием, сульфатами и другими веществами. Эти воды загрязняют реки, водоемы и подземные воды.

Высокая концентрация тяжелых металлов может оказаться токсичной для растений, подавляя их рост.

Тепловые элекростанции дают десятки миллионов тонн пылевидной золы и кусковых шлаков в год. Отвалы крупной тепловой электростанции занимают сотни гектаров ценных земель, но эти отходы представляют сырье для производства строительных материалов. Зола может быть сырьем для извлечения ряда металлов: железа, алюминия. Золу можно использовать в производстве наполнителей бетона, силикатного кирпича, шлакометаллов и др.

Мы убедились ранее, какие сложные закономерности сопровождают антропогенный круговорот вещества при использовании ресурсов геобиоцинозов (т.е. экологических систем).

Так, если вырубается древостой, то вся экосистема может прекратить свое существование просто потому, что изымается и отчуждается основная масса запасенной энергии и вещества, которая должна была передаваться на следующие трофические уровни. На месте уничтоженной экосистемы может возникнуть новая, но значительно менее продуктивная. Таким образом, рассеивание вещества и энергии резко опережает ее восстановление, и естественный круговорот прекращается. Чтобы не допустить этого, человек вынужден брать на себя восстановление экосистемы: высевание семян, внесение органо-минеральных удобрений, обеспечение растений водой и т.п.