ПромэкологиУчебное пособие / Введение в ПЭ

Лекция 1. Введение в промышленную экологию

Никакое общество не может развиваться без потребления. Для удовлетворения своих потребностей люди организуют хозяйственную деятельность. Основой хозяйственной деятельности является производство. Цели производства могут быть разными. Но какими бы ни были цели и принципы общественного развития возникновение противоречий между человеком и природой, между производством и естественными экологическими системами неизбежно.

• Для первого удвоения числа жителей понадобилось 150 лет, для второго 100, а для третьего 37 лет. В 1987г население земли составило 5 млрд. человек.

• Растут и потребности людей. Развитие производство немыслимо без использования природы и ее разнообразных ресурсов.

• Ныне доля горожан составляет 40% населения, в начале 3 тысячелетия составит 50%.

• Самое отрицательное воздействие производства на окружающую среду это ее загрязнение, которое во многих районах мира достигло критического для устойчивости экологических систем и здоровья людей уровня.

• В конечный продукт переходит лишь 1.5-2% вещества изымаемого из природной среды.

• Перед человечеством неотвратимо встала задача разумного, рационального природопользования, позволяющего удовлетворять жизненные потребности людей в сочетании с охраной и воспроизводством среды.

Сложность решения экологических проблем в немалой степени объясняется тем, что создание самой совершенной техники защиты о.с. не гарантирует от ее загрязнения и разрушения: т.к.

1. Всегда остается вероятность аварийных ситуаций (чем больше масштабы производства, тем вероятнее авария)

2. Высокие требования к качеству и технологической культуре, производственному контролю.

3. Несовершенство технологий переработки сырья в добывающих отраслях.

Можно выделить 4 периода в истории развития человечества и его взаимодействия с о.с.

1 период – культура каменного века,

2 период – начало землепользования,

3 период – становление и развитие капитализма. Происходит философское осмысление взаимоотношений человека и природы, возникает альтернатива: человек над природой или человек в природе.

4 период – бурное развитие промышленности НТР.

К началу ХХ века человечество переработало 50 млрд. т. горной массы. А за ХХ век 100 млрд. т. шахты, карьеры, водохранилища.

Изменилось геохимическое воздействие на природу, определяющееся тремя обстоятельствами:

1. синтез множества (более 1млн.) веществ не существующих в природе.

2. Развитие сети коммуникаций (дороги, нефте и газопроводы, ЛЭП).

3. Интенсификация производства сельскохозяйственной продукции.

Кроме того появилось тепловое загрязнение атмосферы, парниковый эффект, высокий уровень шумового загрязнения.

Английский исследователь Л.Дж.Боттон сказал:” возможны два варианта: или люди сделают так, что в воздухе станет меньше дыма, или дым сделает так, что на земле станет меньше людей.

Представления о взаимодействии человека и природы менялись:

• природа всесильна, человек должен ей подчиняться;

• человек, вооруженный техникой и знаниями, сильнее природы, он может властвовать над ней;

• техника и природа антагонисты, гармония между ними невозможна;

• техника и природа могут действовать согласованно и развиваться гармонично.

Гармоничное развитие природы и техники возможно только в результате научно-обоснованного компромисса между объектами природы и социальной деятельностью человека. Ответственность за такой компромисс лежит на инженерной экологии (промэкологии) – многопрофильной области знаний о законах природосберегающего формирования техносферы планеты и ее сбалансированного экологически безопасного развития.

Объектом воздействия является экологическая система, обладающая рядом специфических особенностей, не позволяющих провести ее математическое описание. Эти особенности:

• неадекватность поведения естественных и искусственных объектов составляющих экосистему:

• многомерность протекающих в системе формирующих и деградационных процессов;

• принципиальная неприемлемость традиционных методов оптимизации по экономическим критериям.

Введение в промэкологию

Взаимодействие человека с природой становится в настоящее время наиболее актуальной, сложной и трудноразрешимой проблемой. Будущее человечества в первую очередь будет зависеть от успешного решения этой проблемы, связанного с одной стороны с интенсивным и далеко не всегда разумным использованием природных ресурсов, а с другой – с продолжающимся увеличением загрязнения о.с. промышленными отходами. Объем добываемого и перерабатываемого сырья удваивается в мире примерно каждые 15 лет. При этом в готовую продукцию переходит до 10%, оставшаяся часть образует отходы, зачастую весьма опасные для о.с и здоровья человека. Для сохранения и улучшения качества о.с. должны быть использованы различные меры, охватывающие все стороны деятельности человечества. К числу таких мер можно отнести:

• мероприятия законодательного характера;

• установление нормативов состояния и воздействия (ПДК, ПДВ, ПДУ)

• административно-контролирующие мероприятия;

• международное сотрудничество;

• экологическое воспитание и образование;

• внедрение экологического мониторинга

• проведение технических мероприятий.

Последнее мероприятие является предметом изучения промышленной экологии.

Промэкология – наука о взаимосвязи, взаимодействии объектов хозяйственной деятельности человека с о.с. Промэкология это наука об эколого-экономических системах. Под промэкологической системой понимается экологическая система или их совокупность, включающая промышленные предприятия и другие объекты хозяйственной деятельности человека (транспорт, сельское хоз-во, города, гидротехнические сооружения).

Главная задача промэкологии – исследование связей внутри эколого-экономической системы и их изменения во времени, т.е. рассмотрение подобной системы как единого целого. Методологической основой промэкологии является системный подход с учетом всего многообразия экономических, биологических, психологических, и других связей, их разнообразия и соподчинения.

Решение существующих экологических проблем возможно единственным путем – установления оптимальных, гармоничных, контролируемых взаимосвязей в экологических системах.

Например, создавая экологически безопасные, малоотходные и безотходные технологические процессы производства, разрабатывая надежные методы прогнозирования экологических последствий хозяйственной деятельности, эколого-экономической экспертизы технических решений, а также экологического мониторинга.

В целях защиты о.с. работа промышленных предприятий должна быть организована таким образом, чтобы образующиеся отходы превращались в новые продукты. Формула современного производства “Продукты и отходы” должна постепенно превращаться в формулу “Целевые продукты и побочные (вторичные) продукты”, характеризующую безотходную технологию. Процесс приближения производства к безотходной технологии следует характеризовать отношением количества полезно используемых сырья и энергии, к общим расходам сырья и энергии. Процессы внедрения малоотходных и безотходных производств направлены на создание следующих схем и режимов производства:

• комплексных схем, позволяющих максимально использовать все ингредиенты сырья и обеспечивающих соблюдение ПДК вредных веществ в отходящих потоках;

• схем с полных кругооборотом воды, позволяющих резко сократить потребность предприятий в свежей воде;

• энерготехнологических схем с утилизацией тепла реакций, в результате чего некоторые производства превращаются из энергопотребляющих в энергопроизводящие;

• технологических режимов, обеспечивающих выпуск продукции высокого качества, которую можно использовать более эффективно и более длительный срок.

Осуществление данных указанных мер позволит снизить в промышленности общий расход сырья и энергии. Применение малоотходных и безотходных технологий позволит не только решить проблему о.с., но и одновременно обеспечит экономическую эффективность производства.

С точки зрения воздействия на о.с. можно определить безотходную технологию, как способ осуществления производства продукции (процесс, предприятие, производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используется сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные ресурсы, таким образом, что любые воздействия на о.с. не нарушают ее нормального функционирования.

Т.е безотходная технология должна сводиться к разумному планированию и управлению производственной деятельностью человека с целью обеспечения минимальных потерь сырья и энергии и максимальной защиты о.с.

Технические меры о.о.с. включают:

1. Разработка и внедрение малоотходных и безотходных производств;

2. Рекуперация отходов (использование в том же технологическом процессе).

3. Переработка отходов – использование продуктов или полупродуктов находящих дальнейшее применение.

4. Обезвреживание или уничтожение с соблюдением экологических требований.

Главный критерий выбора технических мер по оос – получение максимального экологического или экономического эффекта.

Создание сбалансированных эколого-экономических систем должно происходить с учетом особенностей не только конкретного ее звена (отдельного предприятия, производства), но и всей структуры народного хозяйства в данном регионе, а в необходимых случаях и за его пределами. Вопросы промышленной экологии необходимо решать в привязке к той или иной отрасли хозяйства с учетом ее технологических, экономических, социальных и других особенностей.

Основные цели и задачи курса инженерной экологии

Основная цель курса – формирование системы знаний по обоснованию и реализации комплексных ресурсосберегающих и природоохранных решений во всех сферах материального производства и жизнедеятельности.

Выживание человечества обеспечивается разумным управлением глобальным техногенезом в жестко регламентируемых доверительных границах. Задачей инженерной экологии является изыскание и реализация надежных способов и средств обеспечения необходимых и достаточных условий выживания. Решение такой задачи возможно только с позиции системного подхода, реализующего комплексность решений во всех сферах материального производства и жизнедеятельности.

Необходима разработка единой научной методологии, объединяющей в себе следующие основополагающие направления инженерно-экологического обеспечения:

• анализ обратимых и необратимых деградационных процессов в районах со сложным инженерно-геологическими, гидрологическими, геокриологическими и другими природно-климатическими условиями;

• количественная оценка общих и локальных потерь о.с. (соотнесение потерь на региональном, общегосударственном и общепланитарном уровнях);

• разработка и классификация объективных критериев состояния равновесия экосистем “человек – природный объект”, “промышленный объект – о.с.”, “человек – машина – природный ландшафт” и т.п.;

• нормирование способов и средств получения экологической информации по конкретным природно-техническим геосистемам;

• разработка локальных и региональных экологических шкал по видам строительного и промышленного воздействия;

• создание экологически чистых материалов, продуктов производства, машин и технологий;

• разработка методов инженерно-экологической профилактики, опережающего планирования природоохранных мероприятий, восстановление и комплексная реконструкция антропогенных ландшафтов;

• внедрение экономических методов эффективного управления природоохранной деятельностью на всех этапах формирования промышленной и строительной продукции и др.

Главная цель инженерной экологии – преодоление экологического антагонизма в системе “человек – природа”.

Реализацией концепций инженерной экологии является система инженерно-экологического обеспечения производства (СИЭОП). СИЭОП – это комплекс взаимосвязанных, взаимодействующих элементов (подсистем), функционирующих в оптимальных режимах управления. Причем под управлением в инженерно-экологическом смысле понимается система постоянного контроля и целенаправленного воздействия на условия и факторы, влияющие на экологическую обстановку природно-технической геосистемы, с целью установления, обеспечения и поддержания необходимого уровня экологической безопасности в процессе проектирования, производства (в том числе строительства) и эксплуатации искусственных объектов. СИЭОП функционирует в развитии подсистем (рис1): научно-методологического обеспечения, конструкторского обеспечения, технологического обеспечения, организационно-методического обеспечения, комплексного экологического контроля (экологическая экспертиза научно-методических, проектно-конструкторских и организационно-технологических решений), информационного обеспечения, количественной оценки и прогнозирования, оптимального управления.

Инженерная экология создает необходимые условия для мобилизации всех природоохранных действий в сфере материально-технического производства. Нельзя ожидать от людей правильных решений, не дав им необходимой информации, на основе которой они должны действовать. С этой точки зрения инженерная экология формирует ответы на вопросы: в каком направлении и как необходимо действовать, какие материально-технические, организационно-экономические и методические предпосылки должны быть созданы для обеспечения действительной, а не мнимой экологической безопасности на Земле.

Преодоление антагонизма в системе “человек –природа” в инженерно-экологическом аспекте обеспечивается системой инженерно-экологического обеспечения производства (СИЭОП).

СИЭОП – это комплекс взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем, обеспечивающих контроль и воздействие на условия, влияющие на экологическую обстановку ПТГ в процессе проектирования, производства и эксплуатации искусственных объектов.

СИЭОП включает следующие подсистемы:

1. научно-методологического обеспечения, обеспечивает общие принципы формирования решений, критерий оптимизации СИЭОП;

2. проектно-конструкторского обеспечения – обеспечивает разработку экологически чистых объектов.

3. Технологического обеспечения – способы и средства производства экологически чистой продукции по экологически чистым технологиям восстановления ПТГ.

4. Организационно-методического обеспечения – обеспечивает оптимальную организационную структуру производства, принципы обеспечения экологической эффективности производства, экологически безопасную организацию защиты труда.

5. Комплексного экологического контроля – обеспечивает реализацию экологической экспертизы мониторинга.

6. Информационного обеспечения – обеспечивает накопление, передачу, хранение и использование экологической информации, оценка ее достоверности.

7. Количественной оценки и прогнозирования – обеспечивает оценку и прогноз экологических ситуаций.

8. Оптимального управления – обеспечивает регулирование производственных процессов и управление ПТГ, формирование экологических знаний и культуры трудовых коллективов.

К сожалению, в практике расчета и проектирования промышленных объектов, а также организации трудовых процессов все еще доминируют принципы одностороннего учета влияния внешних нагрузок со стороны о.с. на создаваемые объекты и конструкции. Под этим углом зрения проводиться обоснование рабочих свойств искусственных объектов и режимов их функционирования.

Однако такой путь бескомпромиссного технократического вмешательства в природу создает опасные предпосылки необратимого (деградационнго) процесса (экологического ущерба) в создаваемой ПТГ.

Первоосновой выхода из сложившейся практики “инженерной предрасположенности” неуправляемого техногенеза является необходимость четкой зональной классификации промышленно осваиваемых регионов по принципу техногенного воздействия на свойства природной среды.