МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный
технологический институт
(технический университет)»
СПбГТИ (ТУ)
Кафедра общей химической технологии и катализа
Ю.В. Александрова, а.Ю. Постнов Экологические основы природопользования
Учебное пособие для студентов очной,
очно-заочной и заочной формы обучения
Для среднего профессионального образования
Санкт-Петербург
2015
УДК 665.658.6
Ю.В. Александрова Экологические основы природополдьзования. Учебное пособие для студентов очной, очно-заочной и заочной формы обучения. Для среднего профессионального образования/ Ю.В. Александрова, А.Ю. Постнов - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2015.- 124с.
Рецензент: Правдин Н.Н., канд. хим. наук,
доцент кафедры химической технологии
неорганических веществ СПбГТИ (ТУ)
Утверждено учебно-методической комиссией факультета химии веществ и материалов 16.05.2015
Рекомендованы к изданию РИСо СПбГТИ (ТУ).
Оглавление
ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ 4
Природные ресурсы и их классификация 8
Энергетические ресурсы 14
Принципы рационального природопользования 19
ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА И ВЫБРОСЫ 21
Принципы и технологии экологизации химических производств 24
Способы экологизации производства 31
ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ 37
Классификация отходов 40
Состав и свойства отходов 45
Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов 47
48
48
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ 48
Задача №1. Расчет материального и теплового баланса печи пиролиза твердых отходов 55
СТОЧНЫЕ ВОДЫ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД 59
Классификация производственных сточных вод 64
Выбор способа очистки сточных вод 66
Классификация биофильтров 73
Задача №2. Расчет капельных и высоконагружаемых биофильтров 78
Задача №3. Расчет аэротенков 83
Сушка влажных отходов производства 89
Задача №4. Расчет типовой барабанной сушилки 91
ГАЗООБРАЗНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЫБРОСЫ 94
Анализ загрязнения атмосферного воздуха газообразными технологическими выбросами 97
Задача №5. Расчет основных параметров загрязняющих выбросов газообразными технологическими выбросами 102
Задача №6. Расчет величины платежей предприятия 113
Способы очистки промышленных газообразных выбросов 121
Экологические последствия загрязнения биосферы 125
ЛИТЕРАТУРА: 135
Основы экологии
Экология (от греч. oikos – жилище + logos – слово, учение) – это наука, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов) между собой и окружающей неживой средой, или наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.
Ключевое понятие экологической науки – экологические системы. Под экологическими системами понимают совокупность всех популяций разных видов живых организмов, проживающих на общей территории (биотопе) вместе с окружающей их неживой средой. Таким образом, любая экологическая система включает две принципиально отличающиеся системы: 1) живую компоненту – биоценоз
2) неживую – экотоп.
Объект изучения в экологии – экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. В компетенцию экологии входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), популяций (популяционный и биосферы в целом (биосферный уровень).
Задачи теоретической экологии:
– разработка общей теории устойчивости экологических систем;
– изучение экологических механизмов адаптации к среде;
– исследование регуляции численности популяций;
– изучение биоразнообразия и механизмов его поддержания;
– исследование продукционных процессов;
– исследования процессов в биосфере для поддержания ее устойчивости;
– моделирование состояния экосистем и биосферных процессов.
Задачи прикладной экологии:
– прогноз и оценка отрицательных последствий деятельности человека для окружающей среды;
– улучшение качества окружающей среды;
– сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
– оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития
Средства методов прикладной экологии:
создание геоинформационных систем (ГИС-технологии) и банков экологической информации регионов, территорий, ландшафтов, агросистем, промышленных центров, городов;
комплексный эколого-экономический анализ состояния территорий для целей экологической диагностики и оздоровления экологической обстановки;
методы инженерно-экологических изысканий для оптимального размещения, проектирования, строительства и реконструкции гражданских и хозяйственных объектов;
методы экологически ориентированного проектирования хозяйственных и гражданских объектов, основанные на принципах и расчетах экологического соответствия;
технологические методы снижения отходности, побочных эмиссий и коэффициентов вредного действия производственных комплексов, процессов, устройств и изделий;
методы оценки влияния техногенных загрязнителей и деградации среды на здоровье людей и состояние природных систем; – методы контроля экологической регламентации хозяйственной деятельности: экологический мониторинг, аттестация и паспортизация промобъектов, территориальных природно-производственных комплексов; экологическая экспертиза; оценки воздействия проектируемых объектов на окружающую среду.
Используя показатели темпов самовосстановления природных систем (если самовосстановление возможно) и качественно-количественного состояния биомассы и биологической продуктивности экосистем, можно выделить следующие градации:
1) естественное состояние - наблюдается лишь фоновое антропогенное воздействие, биомасса максимальна, биологическая продуктивность минимальна;
2) равновесное состояние - скорость восстановительных процессов выше или равна темпу нарушений, биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться;
3) кризисное состояние - антропогенные нарушения превышают по скорости естественно-восстановительные процессы, но сохраняется естественный характер экосистем, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена;
4) критическое состояние - обратимая замена прежде существовавших экологических систем под антропогенным воздействием на менее продуктивные (частичное опустынивание), биомасса мала и, как правило, снижается;
5) катастрофическое состояние - трудно обратимый процесс закрепления малопродуктивных экосистем (сильное опустынивание), биомасса и биологическая продуктивность минимальны;
6) состояние коллапса - необратимая утеря биологической продуктивности, биомасса стремится к нулю.
Помимо природно-экологической классификации угасания природы рассмотрим медико-социальную шкалу, так как мы должны учитывать не только изменения в биосфере, но и как эти изменения могут влиять на здоровье человека. Существуют следующие четыре градации, учитывающие только что изложенную классификацию состояний природы:
1. Благополучная ситуация - происходит устойчивый рост продолжительности жизни, заболеваемость снижается.
2. Зона напряженной экологической ситуации (экологически проблемная зона) - ареал, в пределах которого наблюдается переход состояния природы от кризисного к критическому, и территория, где отдельные показатели здоровья населения (заболеваемость детей, взрослых, чисто психологических отклонений и т. п.) достоверно выше нормы, существующей в аналогичных местах страны, не подвергающейся выраженному антропогенному воздействию данного типа, но это не приводит к заметным и статистически достоверным изменениям продолжительности жизни населения и более ранней инвалидности людей, профессионально не связанных с источником воздействия. Учитывать крайне важно различные группы населения - коренного, мигрантов и т. п.
3. Зона экологического бедствия - ареал, в пределах которого наблюдается переход от критического состояния природы к катастрофическому, и территория, в пределах которой в результате антропогенного (реже природного) воздействия невозможно социально-экономически оправданное (традиционное или научно рекомендованное) хозяйство; показатели здоровья населения (детская смертность, заболеваемость детей и взрослых, психические отклонения и т. п.), частота и скорость наступления инвалидности достоверно выше, а продолжительность жизни людей заметно и статистически достоверно ниже, чем на аналогичных территориях, не подвергшихся подобным воздействиям или бывших в том же ареале до констатации рассматриваемых воздействий. Сопряженные изменения в показателях здоровья и смертности населения должны быть выше, чем естественно наблюдаемые колебания в пределах существующей в данном или аналогичном регионе нормы (сейчас или в прошлом).
4. Зона экологической катастрофы - переход состояния природы от катастрофической фазы к коллапсу, что делает территорию непригодной для жизни человека, возникший в результате природных или антропогенных явлений, смертельно опасный для постоянной жизни людей (они могут там находиться лишь короткое время), к примеру зона Чернобыльской катастрофы; ареал разрушительной природной катастрофы, к примеру, мощного землетрясения, цунами и т. п.