ИПАТЬ_ЭКОЛОГИЯ

Защита атмосферы

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Общая масса атмосферы составляет 5,15·1015 т.

Состав атмосферы

Строение атмосферы

Экологические функции атмосферы

Терморегулирующая

Предохраняет Землю от резких колебаний температуры, способствует перераспределению тепла у поверхности, участвует в формировании климата

Жизнеобеспечивающая

Участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере благодаря наличию жизненно важных элементов (О, С, N)

Защитная

Защищает живые организмы от губительных УФ, рентгеновских и космических лучей

Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха – любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Задымленность аэропорта Шереметьево (Москва, Россия) от дыма лесных пожаров в августе

2010 года.

Источники загрязнения

Классификация выбросов вредных веществ в атмосферу

Основные загрязнители

98 % от общего объема выбросов вредных веществ

Экологические последствия загрязнения атмосферы

ухудшение здоровья

выпадение кислотных дождей

возможное потепление климата (парниковый эффект)

нарушение озонового слоя

Ухудшение здоровья

Кислотные дожди

Чистая дождевая вода рН = 5,6

CO2 + H20 → H2CO3

Кислотные осадки рН = 3–5

4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3

SO3 + H2O → H2SO4

Максимально зарегистрированная кислотность в Западной Европе рН = 2,3

Источники кослотных дождей

Основные реакции в атмосфере

2SO2 + O2 → 2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

2NO + O2 → 2NO2

4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3

Парниковый эффект

Парниковый эффект – увеличение содержание парниковых газов в атмосфере и как следствие нагрев нижних слоев атмосферы и поверхности Земли

Парниковые газы - пары воды, CO2, CH4, хлорфторуглероды и др.

Механизм парникового эффекта

Причины потепления климата

Антропогенные (пары воды, CO2, CH4, хлорфторуглероды и др.)

Естественные (непостоянство солнечной активности, изменение магнитного и атмосферного электрического поля Земли)

Последствия потепления климата

таяние льдов,

подъем уровня воды в океанах,

затопление обширных территорий суши,

исчезновение части животного и растительного мира

СМОГ

Смог – локальное загрязнение, при котором газообразные загрязнители не рассеиваются, а под действием солнечного излучения образуют NО2 - газ коричневого цвета, О2 и О3. Эти продукты соединяются с аэрозолями и пылью, вступают в реакции с другими загрязнителями, и процесс идет непрерывно, захватывая новые загрязнители.

Нарушение озонового слоя

Функция озонового слоя - защита от жесткого УФ-излучения (растения теряют способность к фотосинтезу, у людей наблюдается увеличение заболевания раком кожи).

Озоновая дыра - пространство в озоновом слое атмосферы с заметно пониженным (до 50 %) содержанием озона.

Причины образования озоновых дыр

1. Антропогенные: хлорфторуглероды (фреоны)

CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl,

Cl + O3 → ClO + O2,

ClO + O → Cl + O2.

2. Естественные причины: природные источники галогенов – вылканы, океаны

Средства защиты атмосферы

1.Экологизация технологических процессов:

•создание замкнутых технологических циклов, малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных веществ;

•уменьшение загрязнения от тепловых установок;

•уменьшение загрязнения от автотранспорта

Средства защиты атмосферы

2.Очистка технологических газовых выбросов от вредных примесей

3.Рассеивание газовых выбросов в атмосфере

4.Использование зеленых насаждений

5.Устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения

Средства защиты атмосферы

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства.

Архитектурно-планировочные решения – правильное взаимное размещение источников выбросов и населенных мест с учетом направления ветров, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.

Оборудование для очистки выбросов

устройства для очистки газовых выбросов от аэрозолей (пыли, золы, сажи)

Циклоны, скрубберы, фильтры, электрофильтры

устройства для очистки выбросов от газо- и парообразных примесей (NO, NO2, SO2, SO3 и др.)

Очистка от примесей путем каталитического превращения, абсорбционный метод, адсорбционный метод

Сухие пылеуловители (циклоны)

Предназначены для крупной пыли.

Принцип работы – оседание частиц под действием центробежной силы.

Виды: одиночные, групповые, батарейные

Мокрые пылеуловители (скрубберы)

Предназначены для мелкодисперсной пыли до 2 мкм.

Принцип работы – осаждение частиц пыли на поверхность капель под воздействием сил инерции и броуновского движения

Фильтры

Предназначены для мелкодисперсной пыли до 0,05 мкм на поверхности пористых фильтрующих перегородок

Виды: тканевые (ткань, войлок, губчатая резина) и зернистые

Электрофильтры

Предназначены для взвешенных частиц пыли до 0,01 мкм, масляного тумана.

Принцип работы основан на ионизации и осаждении частиц в электрическом поле.

Очистка от примесей путем каталитического превращения

Токсичные компоненты промышленных выбросов превращаются в безвредные или менее вредные вещества путем введения в систему катализаторов (Pt, Pd, Vd)

Каталитическое дожигание СО до СО2

Восстановление NOx до N2

Абсорбционный метод Абсобрционный метод – поглощение вредных газообразных веществ жидким сорбентом.

Сорбенты: NH3, HF,HCI

Аппаратура аналогична брызгальным скрубберам в которых в качестве жидкости используется сорбент.

Адсорбционный метод

Тема 8. ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Тема 8.2.

Защита гидросферы

Вода – Н2О

Вода – химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета, запаха и вкуса.

Вода – лед, снег, пар.

Вода – хороший растворитель.

Вода – это жизнь.

Водные ресурсы

Гидросфера – водная оболочка Земли – это совокупность океанов, морей, рек, озер, болот, подземных вод.

70,8 % поверхности планеты покрывает вода

96,53 % – мировой океан

98 % - воды непригодные для хозяйственной деятельности.

Роль воды

Растворитель веществ;

Регулятор температуры;

Плотность воды максимальна при 4 C и составляет 1,0 г/см3,

рводы ↓ при ↑ или ↓ Т C

рлед < рвода

Показатели качества воды

1.Физические показатели

Температура

Цветность

Запахи и привкусы

Показатели качества воды

2. Химические показатели

содержание железа и марганца

щелочность

жесткость

рН среды; вода хоз.-питьевого назначения имеет рН = 6,5–8,5

содержание растворенных газов О2, СО2, Н2S и др.

Показатели качества воды

3.Санитарно-биологические показатели:

коли-индекс – число бактерий Е.Coli в 1 л воды (≤3)

коли-титр – наименьший объем воды (в мл), содержащий 1 кишечную палочку

микробное число – общее число аэробных сапрофитов, служит для оценки загрязненности органическими веществами

Загрязнение гидросферы

Загрязнение вод проявляется в:

•изменении физических и органолептических свойств;

•увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов;

•сокращении растворенного в воде кислорода;

•появлении радиоактивных элементов;

•болезнетворных бактерий и др.

Ежегодно в мире сбрасывается 420 км3 сточных вод

Основными источниками загрязнения гидросферы

сельскохозяйственные поля и крупные животноводческие комплексы;

промышленные сточные воды;

хозяйственно-бытовые сточные воды;

дренажные воды с орошаемых земель;

водный транспорт.

Загрязнители сточных вод

1.Биологические загрязнители: микроорганизмы – вирусы, бактерии; растения – водоросли; дрожжи, плесневые грибки;

2.Химические загрязнители: наиболее распространенными загрязнителями являются нефть и нефтепродукты, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины, фенолы, аммонийный и нитритный азот и др.;

3.Физические загрязнители: радиоактивные элементы, взвешенные твердые частицы, шлам, песок, ил, тепло и др.

Виды загрязнения воды

Эвтрофикация – явление, связанное с поступлением в водоемы большого количества биогенных элементов (N, P)

Экологические мероприятия по защите гидросферы от загрязнений

Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения – создание замкнутого цикла использования производственных и бытовых сточных вод.

Очистка сточных вод.

Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Способы очистки сточных вод

Физико-химическая очистка

Флотация - обволакивание частиц примесей (маслопродуктов, мелкодисперсных взвесей) мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятие их на поверхность, где образуется слой пены.

Физико-химическая очистка

Коагуляция - это физико-химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и дисперсных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В качестве коагулянтов применяют сульфат алюминия, хлорид железа.

Физико-химическая очистка

Реагентный метод – обработка сточных вод химическими веществами (реагентами), которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нерастворимые осадки.

Физико-химическая очистка

Нейтрализация – разновидность реагентного метода, предназначена для снижения концентрации кислоты или щелочи в воде.

Физико-химическая очистка

Экстракция – перераспределение примесей сточных вод в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей (сточной воды и органической жидкости).

Физико-химическая очистка

Ионообменная очистка - пропускание сточной воды через ионообменные смолы, которые содержат подвижные и способные к обмену ионы – катионы (чаще Н+) или анионы (чаще ОН–).

Новые методы очистки сточных вод

Озонирование;

Мембранные процессы очистки (ультрафильтрация, электродиализ);

Электроразрядные методы обработки воды;

Магнитная обработка и др.

Биологическая очистка

Основана на способности микроорга-низмов использовать растворенные и коллоидные органические и некоторые неорганические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности.

Тема 8.3.

Защита литосферы

Защита литосферы

Литосфера – это каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы).

Причины нарушения верхних слоев земной коры

добыча полезных ископаемых;

захоронение бытовых и промышленных отходов;

проведение военных учений и испытаний;

внесение удобрений;

применение пестицидов.

Методы защиты литосферы

1.Защита почв.

2.Охрана и рациональное использование недр.

3.Рекультивация нарушенных территорий.

4.Защита массивов горных пород.

1. Защита почв

Плодородие, деградация почв

Основные виды антропогенного воздействия на почвы

Мероприятия по защите почв

2. Охрана и рациональное использование недр

Утилизация твердых отходов;

Вторичное использование материалов.

3. Рекультивация нарушенных территорий

Рекультивация – это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий (при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в процессе строительства и др.) и приведения земельных участков в безопасное состояние.

Этапы рекультивации

Техническая - предварительная подготовка нарушенных территорий: планировка поверхности, снятие верхнего слоя, транспортировка и нанесение плодородной почвы.

Биологическая – создание растительного покрова на подготовленных участках.

Строительная – при необходимости возводятся здания и другие объекты.

4. Защита массивов горных пород

Защита от подтопления:

организация стока грунтовых вод, дренаж, гидроизоляция;

Защита оползневых массивов и селеопасных массивов:

регулирование поверхностного стока,

организация ливневых коллекторов.

запрет строительства зданий, сброс хозяйственных вод, вырубку деревьев.

Классификация отходов

Классификация твёрдых отходов

Основные способы сбора бытовых отходов

1.Сбор отходов в специальные контейнеры

2.Применение пневматического транспорта

3.Сплав в канализацию дробленых отходов из квартир, гостиниц, ресторанов и других объектов.

4.Системы удаления отходов, в которых его пневматическая транспортировка сочетается с дроблением и сплавом в канализацию.

Вывоз бытовых отходов

Неконтролируемые свалки

Полигоны

Схематический разрез полигона для твердых отходов

1 – лесозащитные полосы

2 - промежуточный изолирующий слой

3 – отходы

4 – укрывающий наружный слой

5 – естественное или искусственное водоупорное основание

Хранение и нейтрализация токсичных промышленных отходов Полигон для захоронения промышленных отходов

Переработка и утилизация твёрдых отходов

1.Переработка твёрдых отходов на компост

Полевые условия

Заводские условия

2.Рециклизация

3.Обработка осадка сточных вод

Анаэробное сбраживание

Компостирование

4.Отходы как источник энергии

5.Безотходное и малоотходное производства

Технологический процесс на мусороперерабатывающем заводе

Безотходное и малоотходное производства

комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов;

создание и выпуск новых видов продукции с учётом требований повторного её использования;

переработка отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;