Министерство образования и науки Российской Федерации

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

“ВОЕНМЕХ“

С.К. Петров, В.Н. Сидоров, С.С. Петрова

Основы инженерной экологии

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2008

УДК

Петров С.К.

Основы инженерной экологии: учеб.

пособие / С.К. Петров, В.Н. Сидоров, С.С. Петрова;

Балт. гос. техн. ун-т, - СПб., 2008. - с.

В пособии, соответствующем учебной программе по курсу «инженерная экология», изложены проблемы экологии промышленности, энергетики и транспорта, а также экологические аспекты освоения космического пространства. Приведена классификация источников энергии, а также принципы энергетики будущего. Рассмотрены инженерно-технические мероприятия по обеспечению экологической безопасности в основных отраслях народного хозяйства.

Предназначено для студентов всех специальностей дневного и вечернего обучения, а также инженерно-технических работников, занимающихся обеспечением экологической безопасности.

Рецензенты:

Утверждено

редакционно-издательским

советом университета

 Коллектив авторов, 2008.

 БГТУ, 2008.

Содержание

Введение 4

1. Геосферы Земли и их характеристики 14

2. Загрязнение и защита атмосферы 44

Вопросы для самоконтроля по теме №2. 77

3. Загрязнение и защита гидросферы 78

3.1 Свойства воды и глобальный водообмен. 78

4. Загрязнение и защита литосферы 132

5. Электромагнитные поля и защита от их воздействия на окружающую среду 153

6. Защита от акустического загрязнения окружающей среды 174

Шум характеризуется уровнями звукового давления (УЗД, дБ), уровнями звука (УЗ, дБА), частотным составом (спектром). 176

Уровень звукового давления (УЗД), дБ: 176

где p – среднеквадратичное звуковое давление, Па, в данной полосе частот; p₀ = 210^–5 Па – значение давления, приблизительно соответствующее порогу чувствительности на частоте 1000 Гц (порог слышимости). В УЗД оценивается спектральный состав шума. 176

Для интегральной оценки шума используется уровень звука (УЗ), дБА: 176

где Р_А – среднеквадратичное звуковое давление, измеренное с учетом коррекции А шумомера, Па. 176

Следует помнить, что, например, уменьшение времени действия шума в 2 раза приводит к снижению L_Аэкв на 3 дБА, а в 10 раз – на 10 дБА. 178

где – предельно допустимый УЗ, дБА. 179

7. Экологические аспекты космической деятельности на современном этапе развития ракетно-космической техники 189

7.4. Техногенное воздействие на окружающую среду при эксплуатации наземных испытательных комплексов ракетно-космической техники 206

Вопросы для самоконтроля по теме №7. 217

8. Международное сотрудничество в сфере экологической безопасности. 218

Введение

Термином «экология» впервые в 1866 г. немецкий естествоиспытатель Э. Геккель назвал раздел биологии, изучающий взаимодействия организмов со средой их обитания. Среда обитания – природное окружение живого организма. Слово «экология» образовано от греческого «oikos» – дом. Экология – наука о доме. Для всех обитателей Земли «домом» является биосфера – уникальная оболочка нашей планеты, являющаяся областью распространения жизни на ней, глобальной экосистемой, представляющей собой сумму всех земных экосистем. Человек в биосфере является, с одной стороны, биологической частицей всей системы, а с другой – активным ее преобразователем. Человек – самое могущественное существо, способное изменить функционирование экосистем.

История человеческого общества – это история природопользования, т.е. использования природных ресурсов в целях повышения комфорта и благосостояния представителей вида homo sapiens (человек разумный). Долгое время в человеческом мышлении господствовала идея о безграничных возможностях человеческой цивилизации. В ХХ веке, человечество впервые столкнулось с глобальным кризисом из-за неразрешимого конфликта между homo sapiens и средой его обитания на планете Земля. Мир оказался на грани самой страшной рукотворной катастрофы – экологической. При этом надо отдавать отчёт в том, что гибель человека на Земле и даже гибель жизни на нашей планете в результате экологической катастрофы не противоречит ни одному из известных сегодня научных принципов.

Понятие «экологический кризис» впервые появилось в 1972 г. в докладе коллектива под руководством американского кибернетика Д. Медоуза в Римском клубе - авторитетной международной организации по изучению глобальных проблем современности. Авторы построили прогностическую модель мира, используя множество переменных факторов, и пришли к выводу, что при сохранении темпов роста экономики и роста народонаселения человечество придет к катастрофе и погибнет к 2100 г.

Главным итогом многолетней дискуссии, развернувшейся в учёном мире после вышеупомянутого доклада, стало признание факта наличия глобального кризиса при наличии разных точек зрения по вопросу прогнозирования модели дальнейшего развития цивилизации. Осознание человечеством экологического кризиса проявилось в признании следующих положений:

• Земля перестала быть неисчерпаемым источником сырья и энергии;

• планета перестала справляться с ролью всеобщего поглотителя отходов жизнедеятельности человечества;

• деградация биосферы Земли стала необратимой;

• экосистемы, сформировавшиеся за миллионы лет, становятся неустойчивыми на глобальном уровне под человеческим воздействием.

Осознание учёными наличия глобального кризиса привело к осознанию исключительной важности экологии, как научного направления. Экологию стали ставить в один ряд с биологией, физикой, химией. Но если включить в нее все разделы современного естествознания, то практически вся современная наука должна называться экологией. Поэтому правильнее говорить не о новой отрасли науки, а о сформировавшейся тенденции экологизации всей системы знаний. Неэкологическое мышление стало просто опасным для общества. Биосфера представляет собой единый организм, а человек – только его маленькая частица, и единственная возможность для человека выжить – это подчиняться законам Вселенной.

Главными причинами экологического кризиса являются два взрывоподобных процесса в ХХ в.: бурный рост народонаселения (демографический взрыв) и научно-техническая революция. Еще в начале ХХ в. человечество насчитывало около 1 млрд. чел., а к концу ХХ в. увеличилось в 6 раз (всего лишь за одно столетие!). Основным следствием хозяйственной деятельности человека служит нарушение им естественных экосистем. На нарушенных территориях идет распад остатков экосистем, не успевает восстанавливаться устойчивое состояние, идет непрерывный распад органического вещества, нарушен нормальный сбалансированный оборот биогенных веществ, что вынуждает затрачивать дополнительную энергию для его поддержания и для очистки окружающей среды. Научно-техническая революция в определенной мере связана с индустриализацией. Индустриализация – процесс создания крупного промышленного производства во всех отраслях народного хозяйства, ставший характерным для ХХ в. Именно крупные промышленные предприятия наряду с бурно возрастаюшим количеством средств транспорта наносят наиболее массированный вред окружающей среде.

К снижению вредных воздействий промышленности и транспорта на окружающую среду надо стремиться путём создания экологически безопасных технологий, систем, средств транспорта, машин, механизмов и установок. Эта задача, в первую очередь, инженерная. Из рассмотрения этой задачи вытекает определение предмета инженерной экологии. Под инженерной экологией будем понимать область знаний, изучающую воздействие промышленности и транспорта (от машины, установки, транспортного средства, предприятия до техносферы в целом) на окружающую среду и разработку инженерно-технических решений, обеспечивающих экологическую безопасность в техносфере.