КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ

Лекция 1

ВВЕДЕНИЕ

Промышленная экология исследует взаимосвязь производственных и экологических процессов и влияние промышленного производства на ок­ружающую среду.

Вопросами состояния и развития окружающей среды занимается экология - наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания - биосферы.

По мере развития промышленного производства нарастало вызывае­мое этим развитием загрязнение биосферы. В первой половине двадцато­го века негативное воздействие загрязнений на биосферу сглаживалось происходившими в ней естественными процессами, а во второй половине двадцатого века- привело к экологическому кризису: повышению темпера­туры поверхности Земли, глобальному загрязнению воды, воздуха и почвы, опустыниванию больших участков планеты, загрязнению Мирового океа­на, разрушению озонового слоя и т.д.

Современные концепции природопользования должны базироваться на принципах гармоничной оптимизации условий взаимодействия человека с природой, а не на принципах потребительства.

Качество окружающей среды и анализ потенциальных возможностей ее основных экологических составляющих предполагают четкую органи­зацию мониторинга, т.е. системы наблюдений и контроля за ее состоянием.

1.Ресурсы промышленного производства

1.1. Сырьевые ресурсы

Сырьевыми ресурсами называют природные материалы, используе­мые в производстве промышленных |продуктов. Их подразделяют на сле­дующие группы:

-по происхождению - минеральные, растительные, животные;

-по запасам - возобновляемые и невозобляемые;

-по химическому составу - неорганические и органические;

-по агрегатному состоянию – твердые, жидкие и газообразные.

Минеральное сырье - это добываемые из земных недр полезные ископаемые, которые при данном уровне развития техники экономически эф­фективно могут быть переработаны в промышленности в нужные продук­ты. Минеральное сырье добывают из литосферы Земли (с глубин до 10 км). В составе минерального сырья преобладают 8 элементов (% мас.): кислород - 47; кремний - 28; алюминий - 9; железо – 5; кальций - 4, калий - 2; магний - 2; остальное-1.

Минеральное сырье делят на 3 вида: рудное, нерудное и горючее.

Рудным минеральным сырьем называют горные породы, из которых получают металлы (например, из бокситов - алюминий, из железной руды - железо).

Нерудное минеральное сырье - это горные породы, используемые в производстве химических, строительных и других неметаллических мате­риалов (например, из поваренной соли - хлор и гидроокись натрия).

Горючее минеральное сырье является углеродсодержащим материа­лом: нефть, уголь, природный газ, горючие сланцы и другое топливо; их используют и для производства многих химических и нефтехимических продуктов.

Растительное и животное сырье имеет соответствующее названиям происхождение. К растительному сырью относят: древесину, картофель, сахарную свеклу, хлопок, лен, коноплю, а также некоторые отходы сельскохозяйственного производства. Животное сырье - это шерсть, кожа, жиры и т.д.

Воздух атмосферы и вода гидросферы также являются промышленным и сырьем, в частности для химической и нефтехимической промышленности: например, извлекаемый из атмосферного воздуха азот используют для производства аммиака, а кислород - для проведения многих химических процессов (например, для окисления этилена до окиси этилена). Вода служит источником получения водорода и кислорода путем электролиза, а также является реагентом во многих химических процессах; воду используют как вспомогательный материал при приготовлении растворов.

Возобновляемое сырье - это растительное и животное сырье и некоторые соли.

Невозобновляемое сырье не восстанавливается в обозримый период времени или вовсе не восстанавливается: к нему относятся такие полезные ископаемые как нефть, природный газ, железная руда и т.д.

Первичное сырье - это природные материалы и полупродукты из них.

Вторичное сырье - это отходы одного производства (или отходы по­требления), которые могут быть использованы в качестве сырья в другом производстве.

1.2. Энергетические ресурсы

В промышленном производстве протекают разнообразные процессы, связанные с поглощением или выделением энергии и взаимными превра­щениями одного вида энергии в другой. Энергия затрачивается: на добычу, подготовку и транспортировку сырья; на осуществление технологического процесса и разделение продуктов производства, на их транспортировку к потребителям и т.д.

Основными видами энергии, используемыми в промышленном произ­водстве, являются: тепловая, электрическая, световая и атомная.

Тепловая энергия получается в основном за счет сжигания топлива в различных устройствах

В качестве теплоносителей используют топочные газы сгорания топ­лива, а также водяной пар, горячую воду, органические жидкости, распла­вы солей и т.д.

Электрическая энергия применяется для проведения различных про­цессов: электролитических (электролиз расплавов и растворов солей); электротермических (плавление и нагревание); электромагнитных (индук­ционный нагрев) и др. Электроэнергия широко используется для выработ­ки механической энергии в электроприводах различных машин и механиз­мов (смесителей, дробилок, центрифуг, вентиляторов, насосов, компрессо­ров и т.д.).

Атомная энергия используется для производства электрической и те­пловой энергии, а также для осуществления радиационно-химических пре­вращений веществ.

Световая энергия используется для проведения фотохимических ре­акций (например, управляемый синтез полезных водорослей), а также для производства электроэнергии (с помощью фотоэлементов) и теплофикаци­онной воды.

Источники энергии условно делят на первичные и вторичные.

Первичные источники энергии - это природные источники, они не за­висят от деятельности человека; к ним относятся: ископаемые горючие ма­териалы, термальные воды, солнце, ветер, энергия вод (рек, морей и океа­нов).

Вторичные источники - это энергия заключенная в веществах, яв­ляющихся побочными продуктами деятельности человека: отходящие горючие органические вещества, отработанные горячие теплоносители (вода, пар, газ); отходящие технологические потоки под большим давлением; го­рячие вентиляционные выбросы. Вторичные источники энергии (вторич­ные энергетические ресурсы) подразделяются на: горючие или топливные, тепловые (имеющие повышенную температуру) и силовые (имеющие из­быточное давление). Тепловые источники энергии бывают: высокопотен­циальные (с температурой более 120 °С) и низкопотенциальные (с темпера­турой от 50 до 120 ⁰С).

Энергетическая ценность различных видов топлив (кВт-час/кг) суще­ственно различается, уголь - 8,0; кокс - 7,2; торф - 4,0; коксовый газ - 4,8; природный газ-13,0; уран-22,5 10⁶.