Экологизация технологических процессов кратко

Обновлено: 05.07.2024

Т.А. Акимова, A.П. Кузьмин, В.В. Хаскин
Экология. Природа — Человек — Техника
Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 343 с.

10.1. Принципы и технологии экологизации производства

Экологизация промышленного производства нацелена на одновременное повышение эффективности и снижение его природоемкости. Она предполагает формирование прогрессивной структуры общественного производства, ориентированной на увеличение доли продукции конечного потребления при снижении ресурсоемкости и отходности производственных процессов. Существует несколько принципиальных направлений снижения природоемкости:

изменение отраслевой структуры производства с уменьшением относительного и абсолютного количества природоемких высокоотходных производств и исключением выпуска антиэкологичной продукции;

кооперирование разных производств с целью максимального использования отходов в качестве вторичных ресурсов; создание производственных объединений с высокой замкнутостью материальных потоков сырья, продукции и отходов;

смена производственных технологий и применение новых, более совершенных ресурсосберегающих и малоотходных технологий;

создание и выпуск новых видов продукции с длительным сроком жизни, пригодных для возвращения в производственный цикл после физического и морального износа; сокращение выпуска расходных материалов;

совершенствование очистки производственных эмиссии и транспортирующих сред от техногенных примесей с одновременной детоксикацией и иммобилизацией конечных отходов; разработка и внедрение эффективных систем улавливания и утилизации отходов.

Каждое из этих направлений в отдельности способно решить лишь локальную задачу. Для снижения природоемкости производства в целом необходимо объединение всех этих способов. При этом центральное место занимают проблемы технологического перевооружения, внедрения малоотходных технологий, экономического и технического контроля экологизации.

Экологизация энергетики помимо требований, относящихся к промышленному производству, предполагает осуществление разнообразных мер, которые направлены на:

— постепенное сокращение всех способов получения энергии на основе химических источников, т.е. с помощью экзотермических химических реакций, в том числе окислительных и электрохимических, и в первую очередь — сжигания любого топлива;

— максимальную замену химических источников природными возобновимыми источниками энергии, среди которых ведущая роль должна принадлежать солнечной энергии.

О соответствующих ресурсах и технических возможностях уже говорилось (гл.5). В идеале единственным действительно экологичным химическим топливом может стать только водород, полученный на основе ге-лиоэнергетического фотолиза воды. Что касается ядерной, в том числе и будущей термоядерной энергетики (на основе того же водорода, но в существенно меньшем количестве), то даже при абсолютном устранении всех форм радиационного загрязнения (что весьма проблематично) ocraeft ся неустранимое тепловое загрязнение экосферы.

Экологизация энергетики в рамках преобразования ее топливных ресурсов содержит множество резервов и принципиальных технических решений — от общего сокращения объема энергетики на основе всех форм экономии энергии до изменения структуры использования топлив и технологий преобразования энергии. Сейчас уже и энергетикам становится ясно, что главным мотивом вынужденной экологизации энергетики является не столько близость исчерпания топливных ресурсов, сколько требования глобальной экологии.

Экологизация транспорта предполагает:

— включение экологических требований в организацию транспортных потоков с целью уменьшения транспортного загрязнения за счет сокращения холостых пробегов и рационализации маршрутов;

— подавление тенденции индивидуализации транспортных средств и содействие развитию комфортного и экономичного общественного транспорта с целью уменьшения общего числа транспортных единиц:

— создание новых транспортных средств и замена одних средств транспорта другими, более экологичными, а также создание новых, более экологичных двигателей для имеющихся транспортных средств;

— разработка и применение более безопасных топлив или других энергоисточников; замена вредных топливных присадок каталитическими средствами оптимизации сжигания; дожигание и очистка выхлопов двигателей внутреннего сгорания;

— пассивная и активная защита от шума.

Все эти меры очень важны, так как без них общая природоемкость транспорта в скором времени может превзойти природоемкость стационарной энергетики и промышленного производства.

Экологизация сельского хозяйства еще в недавнем прошлом казалась бы излишним требованием, так как неиндустриализированное земледелие и животноводство были по существу самой экологичной областью хозяйственной деятельности человека. Однако в XX веке произошло быстрое превращение сельского хозяйства в агропромышленное производство со всеми последствиями механизации и химизации. Индустриализация агрокомплексов и ферм, широкое применение минеральных удобрений и ядохимикатов повысили удельную продуктивность агроценозов, но снизили их экологичность и экологические качества сельскохозяйственной продукции. Для преодоления этой тенденции необходим комплекс мер, который помимо требований экологизации, характерных для промышленности, включает также:

— минимизацию применения пестицидов и максимальную замену их биологическими средствами борьбы с вредителями;

— исключение гормональных стимуляторов и химических добавок при кормлении животных;

— предельную осторожность в использовании трансгенных форм сельскохозяйственных растений и других продуктов генной инженерии;

— применение наиболее щадящих методов обработки земли. Дальнейшее изложение касается в основном средств экологизации промышленного производства.

Модели производственных процессов с точки зрения экологии. Любой производственный процесс представляет собой некоторую систему, органически связанную с внешней средой. Такая производственная система получает из окружающей среды исходное сырье, материалы, энергию, а отдает в нее готовую продукцию и всевозможные отходы. Функционирование системы осуществляется благодаря потоку энергии, подводимой извне (электрической, солнечной и т.п.) либо генерируемой внутри системы за счет физико-химических процессов. К отходам относятся все вещества и материалы, тепловые выбросы, физические и биологические агенты, которые попадают во внешнюю среду и в дальнейшем уже не участвуют в получении продукции или энергии.


Рис. 10.1. Принципиальные модели технологических процессов:

А — незамкнутый; Б — замкнутый; В — изолированный

Если пользоваться представлениями термодинамики, то, как и все системы, технологические процессы в принципе подразделяются на три категории: незамкнутые (открытые), замкнутые и изолированные. Они представлены на рис. 10.1 в виде блоковых моделей. Абсолютное большинство реальных технологических процессов относятся к категории незамкнутых (рис. 10.1, А). Замкнутыми считаются такие системы, у которых отсутствует обмен с внешней средой веществом, но возможен обмен

энергией. Технологическим аналогом замкнутой системы может служить такой процесс, в котором полностью отсутствуют отходы химических веществ — твердые, жидкие и газообразные выбросы (рис. 10.1, Б). Например, конечная сборка изделия из готовых деталей. При этом обмен с внешней средой исходным сырьем и готовой продукцией во внимание не принимается, хотя продукцию также можно рассматривать как отложенный отход. Теоретически возможны и изолированные процессы, которые не дают ни материальных, ни энергетических отходов (рис. 10.1, В).

В общем случае все технологические процессы можно рассматривать с точки зрения их экологического соответствия. Относительно экологичными можно считать такие технологические процессы и производства, воздействие которых на окружающую среду в рамках определенных количественных соотношений не нарушает нормального функционирования природных экосистем. Неэкологичные техпроцессы создают повышенную техногенную нагрузку и оказывает негативное воздействие на состояние окружающей природной среды.

Неэкологичным может быть любой технологический процесс. Так, замкнутый техпроцесс, не имеющий отвода химических веществ в окружающую среду, нельзя считать экологичным, если он сопровождается вредными физическими воздействиями: тепловыми выбросами, шумами, электромагнитными полями и т.п.

Экологичность производственных процессов можно оценить с помощью метода сырьевых балансов, который основан на законах сохранения: масса всех используемых ресурсов (сырья, топлива, воды и т.п.) в конечном итоге равна массе готовых продуктов и промышленных отходов. Рассмотрим схемы материальных потоков в производствах разной степени замкнутости (рис. 10.2). Приняты следующие обозначения:

R поток ресурсов (исходное сырье, основные и вспомогательные материалы, полуфабрикаты);

W поток отходов (химические вещества и энергия), загрязняющий среду и уносящий определенную часть полезных ресурсов;

Wy поток уловленных отходов;

Р — поток готовой продукции.

Незамкнутому производственному процессу (рис. 10.2, А) соответствует следующее уравнение материально-технического баланса:

R = Р + W = (R – Wy) + W. (10.1)

В замкнутом производственном цикле (рис. 10.2, Г) происходит полная переработка и утилизация потока отходов Wy, который вновь возвращается в сферу производства. Здесь потоки W и Wy количественно равны, а поток готовой продукции Р соответствует потоку R.

В ряде работ рассматриваются математические модели экологичности техпроцессов с различными схемами входных, промежуточных и выходных потоков. В качестве характеристик потоков принимаются не только массовые расходы вещества, но и его концентрации, температура, давление, расход тепла и другие физические параметры, связанные между собой балансовыми уравнениями. Методы моделирования производственных процессов оказываются полезными при решении задач оптимизации технологий по экологическим критериям.


Рис. 10.2. Материальные потоки в производственных процессах различной степени замкнутости

1) совершенствование с точки зрения экологии существующих технологических процессов;

2) создание малоотходных (в идеале — безотходных) произ­водств;

3) очистка вредных выбросов, отравляющих атмосферу, гид­росистему и почву.

Наиболее простым и дешевым (хоть и не самым эффективным) является первый путь. Совершенствование существующих техно­логий должно проходить по всем направлениям производства, но главным образом это касается самого технологического процесса, аппаратуры, сырья, продукции и организации ее производства. Рассмотрим отдельно каждый из этих путей.

Совершенствование технологического процесса включает в себя:

1. комплексное использование сырьевых и энергетических ресур­сов. Как правило, более 30% стоимости сырья приходится на со­путствующие элементы. Например, в нефтеперерабатывающем производстве нефть очищается от серы, и эта элементарная чис­тая сера, естественно, должна использоваться в химической про­мышленности. Что касается энергоресурсов, то, безусловно, це­лесообразно использовать тепло уходящих из печей газов в кот­лах-утилизаторах (например, использование ВЭР) для получе­ния горячей воды или пара (в зависимости от нужд предприятия, и не только технологических). Использование ВЭР приносит дво­якую экологическую пользу: снижает тепловое загрязнение ат­мосферы и косвенно уменьшает степень загрязнения окружаю­щей среды за счет того, что для получения необходимого коли­чества тепла и электроэнергии не требуется сжигать топливо с выбрасыванием в атмосферу С02 и NOx;

2. снижение количества стадий при проведении технологических процессов, так как на каждой стадии переработки сырья происхо­дит его потеря и образуются отходы (чаще всего токсичные). На­пример, объединение при получении бензина нескольких процес­сов в одной ректификационной колонне приводит к экономии сырья и повышению экологичности процесса;

3. внедрение непрерывных процессов, позволяющее снижать рас­ход сырья и тепла. Например, при использовании непрерывного процесса разливки стали, разработанного в нашей стране, эконо­мится более 30 % тепла, так как не требуется постоянно охлаждать и нагревать металлургические печи;

4. автоматизацию и компьютеризацию производственных процес­сов. Это позволяет проводить процесс в узких рамках оптималь­ных технологических параметров, что, с одной стороны, сво­дит к минимуму потери сырья и топлива, а с другой — обеспе­чивает безопасность производства. В частности, при переработке нефти работа вручную не только не эффективна, но и невоз­можна;

5. интенсификацию технологических процессов, позволяющую экономить время и энергоресурсы. При этом, естественно, не долж­но снижаться качество выпускаемой продукции;

6. создание комплексных энерготехнологических процессов, на­пример в таких химических производствах, как аммиачное. При увеличении производительности процесса это позволяет эконо­мить сырье, материалы и энергоресурсы;

7. максимально возможную замену первичных материальных и энергетических ресурсов на вторичные.

Для усовершенствования аппаратуры используются:

1. разработка комбинированных аппаратов (например, многофунк­циональных ректификационных колонн). Это позволяет снизить расход материалов на их изготовление и экологизировать процесс;

2. уменьшение габаритных размеров аппаратов при увеличении их производительности за счет оптимизации технологического процес­са. Такие аппараты занимают меньшую производственную площадь, что снижает расходы на строительство производственных зданий;




3. изготовление аппаратов повышенной герметичности, в частно­сти, автоклавов (аппаратов, работающих под давлением). Во мно­гих производствах (в том числе и при переработке нефти) утечка сырья и продукта недопустима, так как их возгорание может при­вести к экологической катастрофе. Даже небольшая протечка в саль­никах насосов загрязняет почву вокруг технологических аппара­тов;

4. внедрение в производство современных эффективных очистных сооружений;

5. применение новых конструкционных материалов, позволяющих увеличить срок службы аппаратов за счет снижения скорости кор­розии и уменьшить их габаритные размеры и массу.

Усовершенствование сырья, материалов и энергоре­сурсов включает в себя:

1. научно-практическое обоснование качества ресурсов. Например, совсем не обязательно в производстве бензина применять питье­вую воду, на очистку которой расходуется много средств. Ее мож­но заменить технической и при необходимости использовать мно­гократно;

2. предварительную подготовку сырья и топлива. Это мероприя­тие удешевляет и улучшает технологический процесс, а также сни­жает его экологическую опасность (например, после извлечения серы из сырой нефти обессеривание мазута, подаваемого в котлы и печи, способствует резкому снижению выбросов S02 в атмосферу);

3. замену высокотоксичных материалов (ртути, кадмия, свинца) на менее ядовитые (при производстве красителей, катализаторов, электролита);

4. замену привозного сырья на местное (например, добываемое попутно).

Усовершенствование готовой продукции включает в себя:

1. увеличение срока службы продуктов производства;

2.обеспечение регенерации (восстановления) и утилизации про­дукции;

3. обеспечение удобства использования продукции;

В целях усовершенствования организации производства используются следующие меры:

1. всемерная экономия материальных и энергетических ресурсов за счет организационных средств (правильная организация работы смен, ликвидация простоев оборудования и т.д.);

2. устранение запланированных и незапланированных потерь сы­рья, материалов, энергоресурсов;

3. внедрение на предприятии новых, более совершенных процес­сов и аппаратов;

4. обеспечение экологического контроля качества сырья и про­дукции;

5. составление экологического паспорта предприятия;

6. осуществление постоянной отчетности перед экологическими службами и общественностью района, города, области;

7. проведение экологического контроля в масштабах предприятия в целях предупреждения чрезвычайных экологических ситуаций.

Из приведенных выше способов и методов снижения воздей­ствия промышленности на окружающую среду видно, насколько многообразна и трудна работа по совершенствованию производ­ства с точки зрения экологии.

Малоотходные технологии

Экологизация технологий

ЛЕКЦИЯ 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ ПРОИЗВОДСТВА

1) совершенствование с точки зрения экологии существующих технологических процессов;

2) создание малоотходных (в идеале — безотходных) произ­водств;

3) очистка вредных выбросов, отравляющих атмосферу, гид­росистему и почву.

Наиболее простым и дешевым (хоть и не самым эффективным) является первый путь. Совершенствование существующих техно­логий должно проходить по всем направлениям производства, но главным образом это касается самого технологического процесса, аппаратуры, сырья, продукции и организации ее производства. Рассмотрим отдельно каждый из этих путей.

Совершенствование технологического процесса включает в себя:

1. комплексное использование сырьевых и энергетических ресур­сов. Как правило, более 30% стоимости сырья приходится на со­путствующие элементы. Например, в нефтеперерабатывающем производстве нефть очищается от серы, и эта элементарная чис­тая сера, естественно, должна использоваться в химической про­мышленности. Что касается энергоресурсов, то, безусловно, це­лесообразно использовать тепло уходящих из печей газов в кот­лах-утилизаторах (например, использование ВЭР) для получе­ния горячей воды или пара (в зависимости от нужд предприятия, и не только технологических). Использование ВЭР приносит дво­якую экологическую пользу: снижает тепловое загрязнение ат­мосферы и косвенно уменьшает степень загрязнения окружаю­щей среды за счет того, что для получения необходимого коли­чества тепла и электроэнергии не требуется сжигать топливо с выбрасыванием в атмосферу С02 и NOx;

2. снижение количества стадий при проведении технологических процессов, так как на каждой стадии переработки сырья происхо­дит его потеря и образуются отходы (чаще всего токсичные). На­пример, объединение при получении бензина нескольких процес­сов в одной ректификационной колонне приводит к экономии сырья и повышению экологичности процесса;

3. внедрение непрерывных процессов, позволяющее снижать рас­ход сырья и тепла. Например, при использовании непрерывного процесса разливки стали, разработанного в нашей стране, эконо­мится более 30 % тепла, так как не требуется постоянно охлаждать и нагревать металлургические печи;

4. автоматизацию и компьютеризацию производственных процес­сов. Это позволяет проводить процесс в узких рамках оптималь­ных технологических параметров, что, с одной стороны, сво­дит к минимуму потери сырья и топлива, а с другой — обеспе­чивает безопасность производства. В частности, при переработке нефти работа вручную не только не эффективна, но и невоз­можна;

5. интенсификацию технологических процессов, позволяющую экономить время и энергоресурсы. При этом, естественно, не долж­но снижаться качество выпускаемой продукции;

6. создание комплексных энерготехнологических процессов, на­пример в таких химических производствах, как аммиачное. При увеличении производительности процесса это позволяет эконо­мить сырье, материалы и энергоресурсы;

7. максимально возможную замену первичных материальных и энергетических ресурсов на вторичные.

Для усовершенствования аппаратуры используются:

1. разработка комбинированных аппаратов (например, многофунк­циональных ректификационных колонн). Это позволяет снизить расход материалов на их изготовление и экологизировать процесс;

2. уменьшение габаритных размеров аппаратов при увеличении их производительности за счет оптимизации технологического процес­са. Такие аппараты занимают меньшую производственную площадь, что снижает расходы на строительство производственных зданий;

3. изготовление аппаратов повышенной герметичности, в частно­сти, автоклавов (аппаратов, работающих под давлением). Во мно­гих производствах (в том числе и при переработке нефти) утечка сырья и продукта недопустима, так как их возгорание может при­вести к экологической катастрофе. Даже небольшая протечка в саль­никах насосов загрязняет почву вокруг технологических аппара­тов;

4. внедрение в производство современных эффективных очистных сооружений;

5. применение новых конструкционных материалов, позволяющих увеличить срок службы аппаратов за счет снижения скорости кор­розии и уменьшить их габаритные размеры и массу.

Усовершенствование сырья, материалов и энергоре­сурсов включает в себя:

1. научно-практическое обоснование качества ресурсов. Например, совсем не обязательно в производстве бензина применять питье­вую воду, на очистку которой расходуется много средств. Ее мож­но заменить технической и при необходимости использовать мно­гократно;

2. предварительную подготовку сырья и топлива. Это мероприя­тие удешевляет и улучшает технологический процесс, а также сни­жает его экологическую опасность (например, после извлечения серы из сырой нефти обессеривание мазута, подаваемого в котлы и печи, способствует резкому снижению выбросов S02 в атмосферу);

3. замену высокотоксичных материалов (ртути, кадмия, свинца) на менее ядовитые (при производстве красителей, катализаторов, электролита);

4. замену привозного сырья на местное (например, добываемое попутно).

Усовершенствование готовой продукции включает в себя:

1. увеличение срока службы продуктов производства;

2.обеспечение регенерации (восстановления) и утилизации про­дукции;

3. обеспечение удобства использования продукции;

В целях усовершенствования организации производства используются следующие меры:

1. всемерная экономия материальных и энергетических ресурсов за счет организационных средств (правильная организация работы смен, ликвидация простоев оборудования и т.д.);

2. устранение запланированных и незапланированных потерь сы­рья, материалов, энергоресурсов;

3. внедрение на предприятии новых, более совершенных процес­сов и аппаратов;

4. обеспечение экологического контроля качества сырья и про­дукции;

5. составление экологического паспорта предприятия;

6. осуществление постоянной отчетности перед экологическими службами и общественностью района, города, области;

7. проведение экологического контроля в масштабах предприятия в целях предупреждения чрезвычайных экологических ситуаций.

Из приведенных выше способов и методов снижения воздей­ствия промышленности на окружающую среду видно, насколько многообразна и трудна работа по совершенствованию производ­ства с точки зрения экологии.

Антропогенное воздействие на атмосферу проявляется, прежде всего, в загрязнении атмосферного воздуха.

Загрязнение атмосферного воздуха привнесение в него или возникновение в нем новых (обычно не характерных для него) вредных химических, физических, биологических компонентов. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами (вулканическая деятельность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.). Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязняющих веществ в результате деятельности человека.

По масштабам загрязнение воздуха может быть местным повышение содержания загрязняющих веществ на небольших территориях (город, район и др.), региональным загрязнение атмосферного воздуха значительных территорий (областей, регионов и др.), и глобальным изменения, затрагивающие всю атмосферу Земли.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются следующим образом:

1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

3) твердые (тяжелые металлы, канцерогенные вещества, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.).

Главные (приоритетные) антропогенные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха – диоксид серы (SO2), диоксид азота (NO2), оксид углерода (СО), твердые частицы (пыль, сажа, зола). На их долю приходится около 98% выбросов вредных веществ в атмосферу. Кроме них в атмосферу поступает еще более 70 наименований вредных веществ: тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий и др.); углеводороды, среди которых наиболее опасен бензпирен, альдегиды (в первую очередь формальдегид), сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Особо опасным видом загрязнения атмосферы является радиоактивное загрязнение, вызванное радиоактивными изотопами. Его источники – производство и испытания ядерного оружия, отходы и аварийные выбросы АЭС. Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ в результате аварии четвертого блока на Чернобыльской АЭС в 1986 г . Их суммарный выброс в атмосферу составил 77 кг . Для сравнения при атомном взрыве над Хиросимой их образовалось только 740 г .

Оглавление

1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Антропогенное воздействие на атмосферу проявляется, прежде всего, в загрязнении атмосферного воздуха.

Загрязнение атмосферного воздуха привнесение в него или возникновение в нем новых (обычно не характерных для него) вредных химических, физических, биологических компонентов. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами (вулканическая деятельность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.). Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязняющих веществ в результате деятельности человека.

По масштабам загрязнение воздуха может быть местным повышение содержания загрязняющих веществ на небольших территориях (город, район и др.), региональным загрязнение атмосферного воздуха значительных территорий (областей, регионов и др.), и глобальным изменения, затрагивающие всю атмосферу Земли.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются следующим образом:

1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

3) твердые (тяжелые металлы, канцерогенные вещества, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.).

Главные (приоритетные) антропогенные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха – диоксид серы (SO2), диоксид азота (NO2), оксид углерода (СО), твердые частицы (пыль, сажа, зола). На их долю приходится около 98% выбросов вредных веществ в атмосферу. Кроме них в атмосферу поступает еще более 70 наименований вредных веществ: тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий и др.); углеводороды, среди которых наиболее опасен бензпирен, альдегиды (в первую очередь формальдегид), сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Особо опасным видом загрязнения атмосферы является радиоактивное загрязнение, вызванное радиоактивными изотопами. Его источники – производство и испытания ядерного оружия, отходы и аварийные выбросы АЭС. Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ в результате аварии четвертого блока на Чернобыльской АЭС в 1986 г . Их суммарный выброс в атмосферу составил 77 кг . Для сравнения при атомном взрыве над Хиросимой их образовалось только 740 г .

2. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Основными антропогенными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются следующие отрасли экономики: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), автотранспорт, черная и цветная металлургия, нефтедобывающее и нефтеперерабатывающее производство, машиностроение, производство стройматериалов, сельское хозяйство и т.д.

Энергетика. При сжигании твердого топлива (каменного угля) в атмосферный воздух поступают оксиды серы, оксиды азота, твердые частицы (пыль, сажа, зола). Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO2 и SO3; 120-140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа); 200 т оксидов азота. Использование жидкого топлива (мазута) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Газовое топливо загрязняет атмосферный воздух в 3 раза меньше, чем мазут и в 5 раз меньше, чем уголь.

Атомная энергетика в случае безаварийной работы еще более экологична, но и она загрязняет воздух такими токсичными веществами, как радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. В то же время АЭС представляет собой значительно большую потенциальную опасность по сравнению с предприятиями традиционной энергетики. Опасность несут аварии атомного реактора и отходы ядерного топлива.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксида серы, 0,05 т оксида углерода, а также в меньших количествах свинец, фосфор, марганец, мышьяк, пары ртути, фенол, формальдегид, бензол, аммиак и другие токсичные вещества. В выбросах предприятий цветной металлургии, кроме того, содержатся тяжелые металлы, такие, как свинец, цинк, медь, алюминий, ртуть, кадмий, молибден, никель, хром и др.

Химическая промышленность. Выбросы химической промышленности характеризуются значительным разнообразием, высокой концентрированностью и токсичностью. Они содержат оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическую пыль и т.д.

Автотранспорт. В настоящее время в мире эксплуатируется несколько сот миллионов автомобилей. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания содержат огромное количество токсичных соединений: бензпирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (из этилированного бензина). В настоящее время в крупных городах России выбросы от автотранспорта превосходят выбросы от стационарных источников (предприятий промышленности).

Сельское хозяйство. Сельскохозяйственное производство приводит к загрязнению атмосферного воздуха пылью (при механической обработке почв), метаном (домашние животные), сероводородом и аммиаком (промышленные комплексы по производству мяса), пестицидами (при их распылении) и т. д.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах и т.д.

3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Воздействие загрязнения воздуха на организм человека. Физиологическое воздействие на человеческий организм загрязнителей атмосферного воздуха различно. Оксид углерода (угарного газа) прочно соединяется с гемоглобином крови, что препятствует нормальному снабжению органов и тканей кислородом, в результате ослабляются процессы мыслительной деятельности, замедляются рефлексы, возникает сонливость, возможны потери сознания и смерть от удушья. Диоксид кремния (SiO2), содержащийся в пыли, вызывает тяжелое заболевание легких – силикоз. Диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань. Оксиды азота раздражают и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, увеличивают восприимчивость к инфекционным заболеваниям, вызывают бронхит и пневмонию. Если в воздухе содержатся совместно оксиды азота и диоксид серы, то возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Частицы размером менее 5 мкм способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.

Незначительные по объему выбросы такие, как бенз(а)пирен, соединения свинца, кадмия, ртути, мышьяка, кобальта, фосфора и др., могут оказывать воздействие, растянутое во времени. Они обладают канцерогенным действием, вызывают дефекты у новорожденных, снижают иммунитет, угнетают кроветворную и нервную системы и т.д.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата.Парниковый (тепличный, оранжерейный) эффект разогрев нижних слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Водяной пар задерживает около 60% теплового излучения Земли и углекислый газ – до 18%. В отсутствие атмосферы средняя температура земной поверхности была бы -23°С, а в действительности она составляет +15°С.

Парниковому эффекту способствует поступление в атмосферу антропогенных примесей ( диоксида углерода, метана, фреонов, оксида азота и др. ) . За последние 50 лет содержание углекислого газа в атмосфере возросло с 0,027 до 0,03%. Это привело к повышению среднегодовой температуры на планете на 0,6°С. Существуют модели, согласно которым, если температура приземного слоя атмосферы поднимется еще на 0,6 - 0,7°С, произойдет интенсивное таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведет к повышению уровня воды в океанах и затоплению до 5 млн. км 2 низменных, наиболее густо заселенных равнин.

Отрицательные для человечества последствия парникового эффекта заключаются в повышении уровня Мирового океана в результате таяния материковых и морских льдов, теплового расширения океана и т.п. Это приведет к затоплению приморских равнин, усилению абразионных процессов (процесс механического разрушения и сносагорных породв береговой зоне водоёмов волнами и прибоем, а также воздействием переносимого водойобломочного материала), ухудшению водоснабжения приморских городов, деградации мангровой растительности и т.п. Увеличение сезонного протаивания грунтов в районах с вечной мерзлотой создаст угрозу дорогам, строениям, коммуникациям, активизирует процессы заболачивания, термокарста и т.д.

Положительные для человечества последствия парникового эффекта связаны с улучшением состояния лесных экосистем и сельского хозяйства. Повышение температуры приведет к увеличению испарения с поверхности океана, это вызовет возрастание влажности климата, что особенно важно для аридных (сухих) зон. Повышение концентрации углекислого газа увеличит интенсивность фотосинтеза, а значит, продуктивность диких и культурных растений.

Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах не­обходимы живым организмам (стимуляция роста и развития клеток, бактерицидное действие, синтез витамина В и т. д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать раковые заболевания и мутации.

Кислотные дожди.Кислотный дождь дождь или снег, подкисленный до рН 1952 г . в Лондоне от смога за две недели погибло более 4000 человек. Рассеять смог может только ветер, а бороться с ним можно путем сокращения выбросов загрязнителей в атмосферу.

4. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ

В целях защиты атмосферы от загрязнения применяют следующие экозащитные мероприятия:

– экологизация технологических процессов;

– очистка газовых выбросов от вредных примесей;

– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

– соблюдение нормативов допустимых выбросов вредных веществ;

– устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др.

Экологизация технологических процессов – это в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Кроме того необходима предварительная очистка топлива или замена его более экологичными видами, применение гидрообеспыливания, рециркуляция газов, перевод различных агрегатов на электроэнергию и др.

Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Нынешний уровень технологий не позволяет добиться полного предотвращения поступления вредных примесей в атмосферу с газовыми выбросами. Поэтому повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных примесей (NО, NО2, SO2, SO3 и др.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки: сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры), мокрые пылеуловители (скрубберы и др.), фильтры, электрофильтры (каталитические, абсорбционные, адсорбционные) и другие методы для очистки газов от токсичных газо- и парообразных примесей.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере – это снижение их опасных концентраций до уровня соответствующего ПДК путем рассеивания пылегазовых выбросов с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. К сожалению, этот метод позволяет снизить локальное загрязнение, но при этом проявляется региональное.

Устройство санитарно-защитных зон и архитекгурно-планировочные мероприятия.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина этих зон составляет от 50 до 1000 м в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделяемых в атмосферу веществ. При этом граждане, чье жилище оказалось в пределах СЗЗ, защищая свое конституционное право на благоприятную среду, могут требовать либо прекращения экологически опасной деятельности предприятия, либо переселения за счет предприятия за пределы СЗЗ.

Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами и т. д.

ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ разработка и внедрение в производство, коммунальное хозяйство, быт людей таких технологий, которые при максимальном получении высокого качества продукции обеспечивали бы сохранение экологического равновесия в природе, круговороте веществ и энергии, не допуская загрязнения окружающей среды. Важнейшие характеристики экологизации технологий — экономное расходование сырья, комплексное использование природных ресурсов, создание новых технологических систем, обеспечивающих малоотходное или безотходное производство, замкнутые циклы водооборота, утилизацию отходов, миниатюризация в технике. Принципы безотходного производства заимствованы у природы, работающей по замкнутой схеме; круговорот веществ и энергии в природе воспроизводит жизнь во всех ее многообразных формах при полной утилизации отходов. Существенный вклад в развитие концепции экологизации технологий внес академик И. В. Петрянов-Соколов (1976, 1987). См. также Безотходная технология, Водоснабжение замкнутое .

Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии . И.И. Дедю . 1989 .

Смотреть что такое "ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ" в других словарях:

Промышленное производство — (Industrial production Index) Определение промышленного производства, тенденции развития производства Информация об определении промышленного производства, тенденции развития производства Содержание Содержание Обозначение и качество окружающей… … Энциклопедия инвестора

Государственная программа — (Government program) Государственная программа это инструмент государственного регулирования экономики, обеспечивающий достижение перспективных целей Понятие государственной программы, виды государственных федеральных и муниципальных программ,… … Энциклопедия инвестора

Сурова, Екатерина Эдуардовна — Екатерина Эдуардовна Суркова Дата рождения: 25 февраля 1969(1969 02 25) (43 года) Место рождения: Ленинград, СССР Страна … Википедия

Экологические налоги — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Среди косвенных налогов особое место по своему назначению занимают налоги, связанные с охраной окружающей среды, относимые в доку … Википедия

РЕВОЛЮЦИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ (НТР) — универсальный революционный пере прот в материальных условиях существования сазвития об ва, качественный скачок в развитии познания природы и использовании человеком ее законов в практич. деятельности, в развитии производительных сил; коренная… … Российская социологическая энциклопедия

ТЕХНОЛОГИЯ — (от греч. искусство, мастерство, умение и греч. изучение) – совокупность методов и инструментов для достижения желаемого результата; метод преобразования данного в необходимое; способ производства. В конце XVIII в. в технознании стали… … Философия науки и техники: тематический словарь

Кирюшин, Валерий Иванович — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Кирюшин. Кирюшин, Валерий Иванович заведующий кафедрой почвоведения, геоологии и ландшафтоведения в РГАУ МСХА им. К. А. Тимирязева. Ученый агроном по специальности… … Википедия

КИРЮШИН ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ — Род. 21.03.1941 г. в п. Букачача Чернышевского р на Читинской обл. Окончил Московскую сельскохозяйственную академию им. К.А. Тимирязева (МСХА) в 1964 г. Доктор биологических наук (1977), профессор (1988), академик ВАСХНИЛ (1988), академик РАН… … Биографическая энциклопедия РАСХН, ВАСХНИЛ

ПЕТРОВА ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА — Род. 30.05.1938 г. в г. Ставрополе. Окончила Московский государственный университет (1960). Доктор с. х. наук (1987), профессор (1990), академик РАСХН (1995), академик РАН (2013). Видный ученый в области общего земледелия и физиологии растений.… … Биографическая энциклопедия РАСХН, ВАСХНИЛ

Читайте также: