Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

имени В.И. Ленина»

И.Г. Мельцаев, а.Ф. Сорокин, ю.А. Мурзин

Экология. Природопользование

И охрана окружающей среды

Учебник

Иваново 2011

УДК: 502.1

М 48

Мельцаев И.Г., Сорокин А.Ф., Мурзин А.Ю. Экология. Природопользование и охрана окружающей среды. Учеб./ ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново. 2011. – 644 с.

ISBN

В учебнике изложены вопросы природно-ресурсного обеспечения, инженерной защиты окружающей среды, влияния окружающей среды на здоровье населения, критерии оценки загрязняющих веществ, международного сотрудничества РФ в области охраны и сохранения биоразнообразия. Отмечены некоторые пути снижения выбросов вредных загрязняющих веществ в компоненты биосферы.

Материал, изложенный в учебнике, предназначен в первую очередь для студентов инженерных специальностей, а также студентов, изучающих вопросы природопользования и охраны окружающей среды и лиц, интересующихся современными проблемами экологии. Все вопросы по экологическому образованию в учебнике изложены в соответствии с образовательным стандартом высшего образования.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина».

Табл. 89. Ил. 152. Библиогр.: 112 назв.

Научный редактор

профессор А.М.Осипов

Рецензенты:

А.П. Башков, д-р. техн. наук, профессор, ФГБОУВПО «Ивановская государственная текстильная академия»;

В.И. Иванов, д-р вет. наук, профессор, заслуженный работник сельского хозяйства, ФГБОУВПО «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия им. академика Д.К. Беляева».

ISBN

© И.Г. Мельцаев,

А.Ф. Сорокин,

А.Ю. Мурзин, 2011

Введение

Человек от рождения имеет неотъемлемые права на жизнь, свободу и стремление к благополучию. Свои права на жизнь, охрану здоровья, благоприятную окружающую среду, труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены, он реализует в процессе жизнедеятельности. В Российской Федерации они гарантированы Конституцией.

Известно, что «жизнь – это форма существования материи». Это позволяет утверждать, что человек существует в процессе жизнедеятельности, состоящем из непрерывного его взаимодействия со средой обитания в целях удовлетворения жизненных потребностей. Основным принципом существования и развития всего живого является принцип обязательного внешнего воздействия: живое тело развивается и существует лишь только при наличии внешних воздействий на него. Саморазвитие живого тела, в принципе, не возможно. Реализация этого принципа в природе достигается взаимодействием живого тела с окружающей его природной средой, а в иных условиях – взаимодействием всего живого с окружающей его средой обитания.

Среда обитания – это окружающая среда, обусловленная совокупностью факторов (физических, химических, биологических, информационных и социальных), способных оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на жизнедеятельность человека, его здоровье и потомство. В соответствии с законом сохранения жизни Ю.Н. Куражсковского (1969): «Жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потоков вещества, энергии и информации». Это высказывание подтверждает, что при жизни человек связан с внешним миром (средой обитания) потоками вещества, энергии и информации, поглощая (или излучая) их.

Непрерывное взаимодействие человека с окружающей его средой свидетельствует о том, что человек и среда обитания формируют постоянно действующую систему «человек – среда обитания» и что именно в процессе этого взаимодействия человек реализует свои физиологические и социальные потребности.

В современном мире для человека характерны два полярных вида среды обитания: природная – обитание в биосфере и техногенная – обитание в условиях производства, города и быта.

Защита среды обитания – одна из наиболее актуальных проблем практически для всех промышленных регионов, так как экологические ограничения становятся все более значимым препятствием на пути развития и расширения промышленных и энергетических предприятий.

Наибольшая опасность загрязнения воздуха связана с процессами сжигания топлива на тепловых электрических станциях и в котельных. При этом в атмосферу поступает значительное количество твердых частиц (зола, пыль, сажа) и газообразных веществ (оксиды серы, азота и углерода, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), водяные пары и многое другое).

Главной проблемой, возникающей вследствие наличия в атмосферном воздухе вредных примесей, является их прямое или косвенное токсичное воздействие на жизнь и здоровье человека, биосферу, природные биологические ресурсы и др. Дальнейшее развитие теплоэнергетики как в России, так и за рубежом в значительной степени определяется экологическими требованиями и задачей снижения выброса вредных веществ в процессе сжигания топлива на теплоэлектрических станциях (ТЭС). Её решение возможно как на этапе проектирования новых котлов, так и в процессе эксплуатации действующих. В проектах новых и реконструируемых теплоэнергетических станций должны быть предусмотрены эффективные способы ограничения вредных выбросов в атмосферу, которые принципиально возможны на разных стадиях технологического процесса: топливоподготовки, сжигания топлива и охлаждение продуктов сгорания.

По мере ускорения темпов научно-технического прогресса воздействие общества на природу становится все более мощным. В настоящее время оно соизмеримо с действием природных факторов, что приводит к качественному изменению соотношения сил между обществом и природой.

На современном этапе человечество поставлено перед фактом возникновения в природной среде необратимых процессов, новых путей перемещения и превращения энергии и вещества. В окружающую природную среду внедряются все больше новых веществ, чуждых ей, а порой сильно токсичных для живого вещества. Часть из них не вписывается в естественный круговорот и накапливается в биосфере, что приводит к негативным экологическим последствиям.

Загрязняющие вещества, попавшие в окружающую среду, способны перемещаться порой на значительные расстояния, они могут распространяться и в пределах отдельных составляющих компонентов биосферы. В атмосфере загрязняющие вещества переносятся воздушными потоками, скорость и направление их движения определяются метеорологическими условиями. Загрязняющие вещества, попавшие в воду, растворяются в ней или адсорбируются на взвешенных частицах. Перемещение загрязнителей зависит также от ряда гидрологических особенностей водного объекта, миграция их в почве осуществляется в основном процессами вымывания и массопереноса.

Накопление промышленных отходов, вызывая высокий уровень загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы, способствует повышению заболеваемости людей и животных, приводит к ускорению коррозии машин и оборудования, снижению урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства, а также ускоренному и нерациональному использованию природных ресурсов и энергии, ухудшению многих свойств экологических систем, гибели уникальных природных территориальных комплексов и исчезновению отдельных видов животных и растений.

Если не принять вовремя должных мер, ограничивающих воздействие промышленности на природу, то это воздействие может оказаться критическим не только для природной среды, но и для самой промышленности, станет препятствием дальнейшего ее развития.

Охрана природы есть плановая система мер государственных, международных и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, защиту и восстановление природных ресурсов, окружающей среды от загрязнений и разрушения, на создание оптимальных условий существования общества, удовлетворения материальных и культурных потребностей нынешнего и последующих поколений.

Следовательно, на современном этапе необходимы новые формы использования природных систем и природных ресурсов, основанные на достижениях науки и техники, то есть на научно-техническом прогрессе. Последний тесно связан с техногенезом, под которым государственный стандарт понимает «процесс изменения природных комплексов при воздействии производственной деятельности человека». Охрана природы включает широкий круг проблем: предотвращение загрязнения воды, воздуха, почвы вредными промышленными выбросами, отходами, продуктами жизнедеятельности человека, ядовитыми химическими и радиоактивными веществами, предупреждение вредных последствий от применения агрохимикатов, а также борьбу с эрозией почв, регуляцию численности ценных промысловых животных, разработку правовых основ природопользования, экологическую оценку его последствий.

Наибольшую опасность для биосферы представляют отходы производства и потребления. Некоторые из них даже в малой дозе могут сильно нарушить ход естественных процессов вследствие способности создавать в природе новые цепные реакции. С развитием промышленности резко возрастает количество отходов, что свидетельствует о несовершенстве современных технологий. Наиболее рациональный путь снижения промышленных отходов и загрязнения природной среды – изменение технологических процессов, способствующих комплексной переработке исходного сырья и тем самым резкому сокращению количества отходов или их переработке в новые продукты, или сырье для них.

Переработка промышленных отходов в готовую продукцию решает задачи не только сокращения потребления природных минеральных ресурсов, но и охраны окружающей природной среды.

Любой специалист производства независимо от занимаемой должности должен отвечать за доверенный ему участок. Он или принимает решение по организации и планированию работ, или разрабатывает и внедряет более совершенные машины и технологические процессы исходя из интересов предприятия.

На основе сведений, полученных при изучении химических инженерных и специальных дисциплин с учетом знания основных свойств атмосферы, литосферы и гидросферы, они должны разрабатывать, проектировать и внедрять технологические процессы и оборудование по улавливанию и переработке промышленных отходов и тем самым устранять поступление вредных веществ в окружающую среду. Специалисты должны вести экспериментальные исследования по улавливанию, очистке и переработке газообразных, жидких и твердых отходов промышленности, решать задачи создания и организации малоотходных и безотходных ресурсосберегающих и энергосберегающих производств.

В настоящее время особое значение в формировании государственной политики имеют сохранение природной основы существования и функционирования хозяйства, соразмерность антропогенных воздействий на среду регулятивным возможностям биосферы, равенство интересов настоящего и будущего поколений в области использования природных ресурсов.

Данное обстоятельство возлагает на технические вузы задачи по формированию современного инженера, способного в комплексе принимать технические, социальные, экологические и управленческие решения, обладающего экологическим мышлением и высокой экологической культурой. Сегодня на промышленных предприятиях практически нет специальности «Инженерная защита окружающей среды». Поэтому вопрос подготовки таких специалистов имеет особую остроту и актуальность.

Очевидно, что целью подготовки специалистов инженерной защиты окружающей среды должно стать в первую очередь формирование экологической культуры, которая является качественным показателем практического отношения человека к природной среде. Она включает в себя совокупность знаний и умений, взглядов и убеждений, мотивов и действий, связанных с необходимостью разумного, рационального природопользования, с поиском путей сбережения окружающей среды. В дополнение к этому можно привести законы охраны природы П.Р. Эрлиха.

1. В охране природы возможны только успешная оборона или отступление, наступление невозможно, поскольку вид или экосистема, однажды уничтоженные, не могут быть восстановлены.

2. Продолжающийся рост народонаселения и охрана природы принципиально противоречат друг другу.

3. Экологическая система, стремящаяся к росту, и охрана природы также принципиально противостоят друг другу.

4. Не только для других организмов, но и для человечества смертельно опасно представление о том, что при выработке решений об использовании Земли надо принимать во внимание только ближайшие цели и немедленное благо Homo sapiens.

5. Аргументы об экстенсивной ценности различных форм жизни, об интересе, который они представляют, или призывы к сочувственному отношению к знаниям, может быть единственным спутником в космосе, которые попадают в уши глухих.

Охрана природы должна сочетаться с вопросами благосостояния жизни людей, а в перспективе их выживания. Никакие достижения науки и техники не предотвратят экологическую катастрофу, если реальный сдвиг человека в отношении природной среды не станет доминантной в формировании новой экологической культуры и этики. Под экологической культурой мы должны понимать, прежде всего, смену мировоззрения каждого человека от современного антропоцентрического на более прогрессивное – биоцентрическое (то есть центром внимания должно быть все живое вещество, а не только человек).

Специалисты с естественно-научным и инженерно-техничес-ким образованием, имеющие реальные знания и опыт в области ведения и управления производством не в ущерб окружающей природной среде и отвечающим социальным потребностям общества, – настоятельная необходимость настоящего времени.

Труд не есть источник всякого богатства. Природа в такой же мере источник потребительских стоимостей, как и труд, который сам есть лишь проявление одной из сил природы, человеческой рабочей силы.

К. Маркс