Лекции / Л2 Деятельность человека как источник помех

Лекция. Деятельность человека как источник помех

В силу необходимости человек постоянно вмешивается в процессы, идущие в экосистеме, влияя на нее в целом или на отдельные звенья. Влияние человека на экосистемы сказывается весьма интенсивно, поскольку своей деятельностью он создает направленные помехи в механизмах передачи обратной связи между компонентами. Эти помехи отличны от естественных. Они не являются инструментом отбора, поскольку в процессе эволюции организмы к ним приспособиться, как правило, не успевают. Отклонения от нормы некоторых параметров среды выходят в таких случаях за пределы, отвечающие нормам реакции организмов на эти параметры.

Человечество столкнулось с целым рядом экологических проблем из-за того, что оно нарушает основные принципы функционирования экосистем.

Первый принцип . Экосистемы существуют за счет не загрязняющей среды и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. (Выбросы в биосферу, сжигание ископаемого топлива).

Второй принцип . На конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы. (Рост численности людей порождает нагрузку на биосферу: с/х, животноводство, перевыпас, истощение почвы).

Третий принцип. В естественных экосистемах использование ресурсов и избавление от отходов осуществляется в рамках круговорота всех веществ.

Увеличение содержания углерода в биосфере в результате антропогенной деятельности происходит в основном за счет двух процессов:

сведение лесов и другой растительности в связи с чем уменьшается общее количество растительности, способной поглощать углекислый газ;

сжигание углеродсодержащих ископаемых видов топлива.

Вмешательство человека в круговорот азота состоит в следующем:

сжигание древесины или ископаемых видов топлива, при котором в атмосферу выбрасывается большое количество NOx;

добыча полезных ископаемых, содержащих нитрат-ионы и ионы аммония, для производства минеральных удобрений;

вынос из почвы нитрат-ионов и ионов аммония при сборе урожая с/х культур с высоким содержанием азота;

увеличение содержания нитрат-ионов и ионов аммония в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с ферм, полей,

коммунально-бытовых канализационных стоков.

Увеличение содержания фосфора в биосфере происходит в результате:

добычи фосфатных руд для производства минеральных удобрений;

увеличение избытка фосфат-ионов в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм,

смытых с полей фосфатных удобрений, коммунально-бытовых канализационных стоков.

Человек вмешивается в круговорот воды двумя способами:

забором большого количества пресной воды из рек, озер и пр.;

уничтожением растительного покрова суши. Это приводит к уменьшению просачивания поверхностных вод под землю, что

сокращает пополнение запасов грунтовых вод.

Сегодня деструктивные процессы в биосфере определяют как Глобальный экологический кризис, связывая его, прежде всего, с несовершенством технологий производства товаров и услуг. В обществе сложилось устойчивое мнение: если перейти к безотходным и малоотходным технологиям, то Глобальный экологический кризис сам по себе сойдет на нет. Однако это очень упрощенный подход к решению задачи. Истинную сущность Глобального экологического кризиса обозначила Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.): это кризис рыночной системы хозяйствования в ее существующей форме. Необходимо оценивать каждый акт хозяйственной деятельности не только по логике традиционного экономического анализа, но и по его экологическим издержкам. Если экологические издержки окажутся большими, то стоимость результата данной хозяйственной деятельности (товары, услуги) также будет

высокой, поскольку общество потребует от предпринимателя высокую плату за экологические издержки. В конкуренции победят товары и услуги, технологии производства которых имеет минимальные экологические издержки и, соответственно минимальную стоимость.

Данный подход к преодолению Глобального экологического кризиса (а это одновременно кризис и социальный, и экономический, и политический) получил название концепции устойчивого развития . Эта концепция, повидимому, станет руководящим началом в процессе перехода к новым принципам хозяйствования человека на Земле.

В 1989 г. Верховный Совет СССР принял постановление "О неотложных мерах экологического оздоровления страны", в котором предусматривалось внедрение в природоохранную практику комплекса экономических, законодательных, административных, технических технологических, образовательных и воспитательных методов для уменьшения воздействия промышленного предприятия на окружающую среду. Так родилась новая дисциплина − промышленная экология.

Промэкология − инженерная дисциплина, изучающая взаимодействия и

взаимоотношения живых существ с окружающей средой в условиях

Промышленное предприятие

Рис.1. Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой

Антропогенное воздействие (фактор) − энергетика, промышленность,

транспорт, сельское хозяйство, городское хозяйство. Методы регулирования в системе взаимоотношений "промышленное предприятие−окружающая среда"

сначала нашли применение в наиболее развитых странах Западной Европы, имеющих наиболее высокую концентрацию энергетики, промышленности, транспорта.

Взаимодействия любого антропогенного фактора с окружающей средой можно представить следующей элементарной схемой (рис.1).

Идеально было бы свести на нет выбросы и минимизировать количество используемых ресурсов. Обычно этого достичь не удается из-за отсутствия приемлемых технических решений и высокой платы за очистку.

Классификация промышленных загрязнений биосферы

Источники загрязнения современного предприятия в зависимости от ситуации возникновения делят на эксплуатационные и аварийные. Эксплуатационные источники загрязнения в свою очередь включают три большие группы.

Первая группа объединяет источники загрязнения, возникающие в результате несовершенства технологии. Так, на нефтеперерабатывающем предприятии первая группа источников загрязнения воздуха связана с процессами каталитического крекинга (выжигание кокса), производства элементарной серы (дожиг остаточного сероводорода), производства битума (дожиг абгазов кубов окислителей), производства синтетических жирных кислот (дожиг газов омыления).

Основными источниками загрязнения воды технологическими отходами являются: электрообессоливание нефти; процессы щелочной сернокислотной очистки нефтепродуктов – серно-щелочные стоки; перегонка с водяным паром (стоки с содержанием нефтепродуктов); процессы алкилирования (кислые стоки); селективная очистка масел и т.д.

Вторую группу источников загрязнения составляет оборудование основных технологических цехов и вспомогательных производств.

Загрязняющее действие оборудования не зависит от технологии процесса, а я вл я е т с я р е зул ьт атом н ед о с т ат ко в ко н с т ру к ц и и и с п е ц и ф и к и функционирования оборудования. В состав второй группы источников загрязнения входят: печи технологических установок, барометрические конденсаторы, резервуары хранения нефти и нефтепродуктов, градирни, нефтеловушки, пруды-отстойники, шламонакопители и пр. Группа оборудования – источников загрязнения – является самой многочисленной как по количеству точек-источников, так и по объему выделяемых загрязнений.

Третья группа источников загрязнения окружающей среды – результат низкой культуры эксплуатации оборудования. Загрязнения этой группы проявляются как в аварийных ситуациях, так и в условиях нормальной эксплуатации при низкой ответственности и квалификации кадров или недостатках организационного порядка. Причинами являются утечки, переливы нефти и нефтепродуктов, разгерметизация аппаратуры, спуск нефтепродуктов и реагентов в канализацию и пр.

Таким образом, вредные выбросы подразделяют на три группы:

1)технологические отходы, источниками которых служат процессызагрязнители;

2)потери продуктов в результате несовершенства оборудования и низкой культуры его эксплуатации;

3)дымовые газы, образующиеся при сжигании топлива в печах

технологических установок, при сжигании газов на факеле и др. Промышленные загрязнения биосферы, как видно из приведенной ниже схемы их классификации, подразделяют на две основные группы:

материальные (т.е. вещества), включающие механические, химические и биологические загрязнения

энергетические (физические) загрязнения

Кмеханическим загрязнениям относятся аэрозоли, твердые тела и частицы в воде и почве. Химические загрязнения – разнообразные газовые,

жидкие и твердые химические соединения, вступающие во взаимодействие с биосферой.

Б и ол о г и ч ес к и е загрязнения – микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности – это качественно новый вид загрязнения, возникший в результате применения процессов микробиологического синтеза различных видов микроорганизмов (дрожжевых, актиномицетов, бактерий, плесневых грибов и др.).

К энергетическим загрязнениям относятся все виды энергии – тепловой, механической (вибрации, шум, ультразвук), световой (видимое, ИК и УФ излучение), электромагнитные поля, ионизирующие излучения ( α−, β−,

γ−, рентгеновское и нейтронное) – как отходы разнообразных производств.

Некоторые виды загрязнений, например радиоактивные отходы и выбросы, образующиеся при взрыве ядерных зарядов и авариях на атомных электростанциях и предприятиях, являются одновременно материальными и энергетическими.

Классификация промышленных загрязнений биосферы

промышленные загрязнений биосферы

стоимости продукции до бесконечности.

Основные причины загрязнения окружающей среды

1.Экономические. Высокая стоимость очистных сооружений и других с р е д с т в о х р а н ы п р и р о д ы, д о с т и г а ю щ а я и н о гд а т р е т и капиталовложений, зачастую вынуждает хозяйственников и администраторов экономить на природе при строительстве новых производств. Издержки рыночной экономики, связанные с погоней за прибылью, безусловно, ведут к углублению экологического кризиса.

2.Научно-технические. Важно понимать, что основная часть потока загрязнений, поступающих в окружающую среду, обусловлена не стремлением получить максимальную прибыль и не злым умыслом

хозяйственников, а объективно существующими научно-техническими трудностями. Следует иметь в виду, что лишь незначительная доля используемых в промышленности химических процессов протекает с количественным выходом и 100%-ной селективностью. В большинстве случаев наряду с целевым продуктом образуется гамма побочных, для полной утилизации которых требуется бесконечно большая сумма капиталовложений. Поэтому на практике устанавливают некоторый допустимый уровень загрязнений, который обеспечивается разумным уровнем затрат. Рассмотрим несколько примеров.

Около 60% всех газообразных загрязнений атмосферы составляют органические вещества − пары растворителей, мономеров, горюче-

смазочных материалов − и СО. Например, для очистки вентиляционных выбросов от паров растворителей наиболее экономически выгодно их сжигать. Но этот процесс может быть осуществлен только при совместном сжигании паров вместе с основным топливом: газом, мазутом или углем, т.е. в случаях, когда источник загрязнения

находится неподалеку от теплоэлектростанций.

К сожалению, таких совпадений немного. Поэтому был создан специальный реактор, в котором на поверхности гетерогенного Al-Pt катализатора происходит постоянное горение природного газа вместе с вентиляционными выбросами. Понятно, что решение даже такой относительно несложной задачи потребовало серьезных капитальных вложений и привело к заметному удорожанию продукции. Кроме того, постоянное горение природного газа приводит к увеличению выбросов оксидов азота, которые также нужно утилизировать. Получается, что решение одной задачи порождает новые проблемы.

Основной источник кислотных дождей − SO2 − образуется в огромных количествах при обжиге сульфидных руд цветных металлов. Во многих учебных пособиях можно прочитать, что наиболее эффективный способ его утилизации состоит в окислении SO2 до SO3 с последующим

газовоздушную смесь. Большой опыт строительства нефте- и газопроводов не гарантирует успеха в строительстве продуктопровода, проектирование, монтаж и эксплуатация которого требуют совершенно иных знаний и мер безопасности. Этих знаний у руководства стройки оказалось недостаточно.

Н и з к и й у р о в е н ь к ул ьт у р ы и н р а в с т в е н н о с т и . Ч е л о в е к,

соприкасающийся с промышленным или сельскохозяйственным производством, с бытовыми химическими веществами, должен быть не только экологически грамотен, но и обязан сознавать свою ответственность за действия, которые приносят явный вред природе. К сожалению, нередко можно видеть, как шофер ставит для мытья свой автомобиль в чистый ручей, как матрос выливает за борт ведро солярки, как рабочие в автохозяйстве сжигают старые покрышки и т.д.

В научном и техническом аспектах большинство проблем загрязнения окружающей среды вполне разрешимы. Может показаться, что устранить каждую конкретную причину загрязнения просто − достаточно

ликвидировать его источник. Однако это сильно бы повлияло на экономику отдельного региона или страны. Например, один из основных источников загрязнения среды в современном обществе является потребление огромных количеств нефти. С другой стороны, полное прекращение ее потребления имело бы отрицательное воздействие на современный образ жизни.