49. Техногенные системы и их взаимодействие с окружающей средой

Современная научно-техническая революция значительно усложняет взаимоотношения между обществом, производством и природой. Современные масштабы производственной деятельности, объемы которой удваиваются каждые 15 лет, обусловливают изменение качества природной среды и ее ресурсов. Многие результаты производственной деятельности имеют отрицательное воздействие на природную среду: загрязнение воздушного и водного бассейнов, почвы, тепловое загрязнение, повышенный уровень шума, ионизирующего излучения и многое другое. Подход к решению данной проблемы состоит в том, чтобы определить пределы устойчивости биосферы, равновесия природных систем, выявить основные аспекты влияния хозяйственной деятельности человека на естественные процессы в биосфере и предотвратить их негативное влияние.

В результате хозяйственной деятельности человека формируются своеобразные нообиогеоценозы. К ним относятся технобиогеоценозы, создаваемые в процессе развития промышленных предприятий; агроценозы, создаваемые в результате сельскохозяйственной деятельности; урбабиогеоценозы — образуются в результате строительства городов, поселков, транспортных коммуникаций.

Нообиогеоценоз в отличие от биогеоценоза включает в себя дополнительное, равноправное сообщество, называемое нооценозом. Нооценоз — это совокупность сообществ людей, средств труда и продуктов труда.

Для удовлетворения своих материальных потребностей и обеспечения жизнедеятельности общество должно создать средства существования. Эту роль выполняют средства труда, посредством которых общество взаимодействует с природой. Результатом этого взаимодействия являются продукты труда. Поскольку основным процессом, определяющим взаимодействия общества и природы в техногенных системах является процесс труда, наибольшее внимание при изучении взаимоотношений в системе «общество — природа» должно уделяться технологическим процессам и тем изменениям, которые они вызывают в природной среде.

При появлении в структуре экологической системы объектов промышленного производства, оказывающих влияние на ее функционирование, возникает новая искусственная экологическая система, называемая природно-промышленной или техногенной системой.

Создание природно-промышленных систем или техногенных систем должно основываться на экологических знаниях. Если основой нообиогеоценоза служит биогеоценоз, то элементы нооценоза должны подбираться таким образом, чтобы они вписывались в те круговороты веществ и энергий, которые существуют в данном регионе в природе и не привели к гибели биогеоценозов и деградации окружающей среды.

В структуру техногенной системы входят относительно устойчивые и самостоятельные, функционирующие как единое целое на основе определенного типа обмена веществом, энергией и информацией промышленные, коммунальные, бытовые, природные, аграрные и др. объекты.

Границы техногенной системы определяются границами зоны влияния промышленных предприятий, входящих в систему, на окружающую среду.

Главным компонентом техногенной системы, определяющим направление деятельности и характер ее воздействия на окружающую среду, является ее промышленное звено. В структурной схеме промышленного звена выделяются объекты основного производства, предприятия вспомогательного производства, объекты энергетики, организации по строительству и реконструкции действующих промышленных предприятий.

Продукцией промышленного звена считается вся продукция, которая отправляется за пределы природно-промышленного комплекса, а также предназначенная для удовлетворения собственных нужд и поддержания заданной продуктивности системы. К продуктам промышленного звена относятся и отходы производства: газообразные, жидкие, пылевидные промышленные выбросы, тепловые потоки и шум, загрязняющие окружающую среду.

Вспомогательные производства включают в себя организации, деятельность которых связана с обслуживанием основного производства. В него входят ремонтно-механическая база, промышленный транспорт, склады готовой продукции, сырья и оборудования, а также предприятия, обеспечивающие строительство новых и реконструкцию действующих основных предприятий, энергетических объектов, транспортных магистралей.

Коммунально-бытовое звено обеспечивает жизнедеятельность людей, занятых в промышленности и на предприятиях по производству сельскохозяйственной и другой продукции природно-промышленного комплекса. Основными объектами этого звена являются: селитебная зона, предприятия питания, торговли, медицинские учреждения, общественный транспорт, культурные и учебные заведения, рекреационные объекты (парки, стадионы, пляжи и т.д). Продукцией коммунально-бытового звена считаются продукты, потребляемые населением, а также отходы и выбросы коммунально-бытовых предприятий.

Основная особенность экологической системы, в составе которой функционирует природно-промышленный комплекс, состоит в том, что практически все компоненты этой системы находятся под постоянным воздействием промышленных предприятий и испытывают на себе их влияние. Сельскохозяйственные, лесные и другие угодья, расположенные на территории техногенной системы, как правило, снижают свою продукцию, а иногда полностью деградируют. В этой связи наиболее рациональным является выделение под промышленные комплексы неплодородных земель.

На территории природно-промышленных комплексов страдает и качество сельскохозяйственной продукции. Это происходит потому, что определенная часть промышленных выбросов может вовлекаться в естественный круговорот веществ природных сообществ и попадать в организм человека, который является звеном в экологической цепи. Поэтому сельскохозяйственные угодья, расположенные на территории промышленных комплексов, должны оцениваться не только по продуктивности, но и по качеству получаемой продукции.

В экологическом аспекте особо важно определить пути распространения выбросов и отходов производства в экологической системе, выявить их долю в общем круговороте веществ, оценить качественные и количественные изменения, происходящие в природных объектах, провести экспертную оценку воздействия различных технологий на окружающую среду и выбрать наиболее целесообразные с этих точек зрения.

Особая роль в решении этих задач принадлежит инженерной экологии, которая определяет интенсивность взаимодействия техногенной системы с окружающей средой, степень его рациональности и комплексности. Инженерная экология, используя специальные методики, представляет сложную научно-техническую информацию о состоянии природно-промышленной системы, ее границах, степени влияния собственно на природную среду, перспективах ее развития.

Исходное сырье перерабатывается в целевую продукцию - 12%, основная масса сырья 88% - в материальные и энергетические отходы.

Таким образом, современные технологии производят в основном отходы. При этом возникают проблемы социально-экологического и экономического характера:

- истощение природно-ресурсного потенциала невозобновимого и

возобновимого характера:

- интенсивное загрязнение окружающей среды;

- нарушение рационального природопользования, угнетение и загрязнение экосистем, биоты;

- деградация биосферы, снижение иммунной системы, ухудшение здоровья человека;

- сохранение природно-ресурсного потенциала планеты в сочетании с

интенсивным ростом популяции, демографическим взрывом планеты.

Пути решения проблемы:

- ужесточение нормативно-правовой и законодательной базы по обеспечению экологической безопасности техногенных систем на региональном, федеральном и международном уровнях;

- экологическое аудирование техногенных систем и менеджмент охраной

окружающей средой;

-эффективные способы защиты окружающей среды;

-утилизация материальных и энергетических отходов;

-внедрение водооборотных систем, охлаждение материальных потоков без использования охлаждающей воды;

-повышение коэффициента полезного действия техногенных систем.

50. Опасность и риск. Допустимый и пренебрежимый экол. риск. Оценка экол. риска. Управление риском. Опасность и риск – это 2взаимосвязанных и взаимозависимых понятия. Харак-ют общественные отношения и поэтому должны рассматриваться как понятия эконом, соц, полит., эколог. Опасность и риск проявляются в опред-х ситуациях и для их оценки обяз-на целевая установка, направленная на решение поставленной задачи. Опасность – угроза чего-либо неблагоприятного, способного нанести вред, поэтому опасность носит потенциальный характер и прежде чем принять меры к ее устранению, нужно ее идентифицировать, установить колич., временные и пространственные и др. характеристики, которые необходимы и достаточны для разработки профилактических и оперативных меропр-й, направ-ных на обеспечение деятельности человека и общества в целом. Т.о., термин опасность описывает возможность осуществления некоторых условий технич., эконом., соц., природ. характера, при наличии которых могут наступить неблагоприятные события (прир. катастрофы, техн. аварии, экон. кризис). Опасность – такая ситуация, которая постоянно присутствует в ОС и челов. обществе, которая способна в определенных условиях привести к реализации неблагоприятного события в ОС. Реализация опасности – это случайное явление, и ее возникновение можно охаракт-ть вероятностью этого явления. Риск оцениваем с учетом возможных проявлений или последствий этой опасности. Риск – количественная мера опасности с учетом ее последствий. Опасность причины и нежелательные последствия это цепочка – путь реализации потенц. опасности в реальном ущербе. Оценка риска должна быть связана с оценкой ущерба. Чем>ожидаемый ущерб, тем>опасность риска. Чем>вероятность опасности, тем>риск. Поэтому риск может быть определен как произведение вероятности на величину ожидаемого ущерба: R=P*Z. Ущерб – это фактические или возможные соц. или экон.потери общества, а также ухудшение состояния ОС. Ущерб бывает соц, соц.-экон., эконом.,эколог. Виды риска: 1. риски, угрожающие безопасности людей; 2. угрож. здоровью; 3. угрож. состоянию ОС; 4. угрож. общественному благосостоянию; 5.финансовый риск. Подразделение рисков условное. Виды перечисленных рисков имеют непосредственное отношение к эколог. риску. Эколог. риск – совокупность рисков, угрожающих состоянию среды обитания и общественному благосостоянию. Эколог. риск и эколог. опасность находятся в сфере взаимодействия общества и природы, и критерием является связь человека с природой. И основой этих отношений чел. и прир. Служат экол-кие факторы, которые подразделяются на события и действия. Приемлемый (допустимый) риск. Уровень допустимого риска обосновывается исходя из эконом. и социальных соображений, что означает: уровень риска от факторов опасности, обусловленных хоз. деят-ю, должен быть такой величины, при которой выгоды в соц. и материальной среде, превышают потери от этого риска. Т.о., главное внимание при определении эколог. риска должно быть направлено на анализ соотношения вредных эколог. последствий и колич. оценки суммарного эколог. воздействия и отдельных его компонентов. Оценка риска во многих странах становится основой стандартов и нормативов. При оценке риска различают 2вида: соц. и индивид-ный. Соц. харак-ет возможные аварии на техногенных системах, которые вызывают тяжелые последствия. Индив. риск определяется вероятностью экстремального случая и рассчитывается для всей жизни человека или 1года. В больш-ве стран устанавливается стандарт на эколог. риск исходя из такого нижнего теорет-го предела индив. риска, который можно считать пренебрежимо малым. Пренебрежимо малый риск – если его уровень в силу своей малости не может быть выявлен на фоне уже имеющихся рисков (малая вероятность гибели человека от природных факторов). Индив. риск в пределах не>10^-6 за год. Мах допустимый уровень в России для населения 5*10^-5; для работающего персонала 10^-3 в год. Критерий мах допустимого уровня риска используется в качестве основного критерия в процессе управления эколог. риском. Вся задача управления риском сводится к снижению для пренебрежимо малого. Оценка риска – научный анализ его генезиса, определение степени опасности в конкретной ситуации, которая должна характеризовать вероятность наступления опасности и негативных последствий этого события. В 80г. было предложено 3варианта оценки риска: -чрезвычайный, который определяет потенц. причину проблемной ситуации и намечает меры по их предотвращению; -спец., заключается в экспресс-анализе текущей обстановки для предотвращения ЧС; -общий, предусматривает полное или частичное обследование предприятия, выявление основных проблем его развития, подсчет объема выбросов и сбросов и в определении практических мер по их предотвращению. Основные процедуры оценки риска:1)выявление опасностей, установление источников и факторов риска зон и объектов потенц. воздействия, формы этого воздействия; 2)выявление объектов и зон потенц. негативного воздействия;3)определение вида воздействия факторов риска на объекты и степень его опасности; 4)анализ воздействия факторов риска на население и ОС (стандарты);5)оценка подверженности; 6)полная характеристика риска. Оценивать эколог. риск и опасность, можно лишь применив матем. подход (теория принятия решений, основой которой является метод деревьев). Колич. оценка риска: испол-ся критерий ЭМБИ (вероятность 1смерт. случая в год); LLE – величина показывает, на какой срок укорачивается жизнь человека от какого-либо риска; Риск от дозы токсикантов – социальный риск от веществ, нах-ся в воздухе, пище, воде. Управление риском в основу положена методика сравнения затрат на снижение риска и выгод от этого снижения. Любой вид, сопряженный с риском, приемлем, если польза которая будет получена при достижении поставленной цели будет явно превышать сумму всех негативных последствий и эколог. риск может считаться оправданным, если будут отвечать след. неравенству: R<(V-W-Y)/a; R-эколог. риск; V-полный доход; W-затраты на основное производство; Y-затраты на снижение риска до допустимого уровня; a-цена риска. Эта концепция преобладания пользы над издержками яв-ся первым принципом обоснованности эколог. риска. Подходы к управлению риском: 1)борьба и предотвр-е самого опасного явления, оптимизация соц-экон. условий, снижение уязвимости населения; 2)меры, ограничивающие прир. бедствия, которые связаны с антропогенным воздействием. Управление риском и удержание его на приемлемом уровне начинается с принятия предупредительных мер. С пом. них можно уменьшить подверженность терр-й хоз. объектов негативным воздействиям прир. бедствий, снизить материальный ущерб. Для управления требуется соблюдать след. приоритеты: 1)изучение наиболее важных факторов экол. риска, которые могут влиять на выживание человечества (демогр, экон., соц, полит, гуман, факт.); 2)необходимо установление допустимых порогов риска, нарушение которых может привести к глоб. угрозе жизни чел. и общества; 3)разработка способов раннего распознавания и оценки опасности каждого из видов риска и существующей связи между ними; 4)обеспечение доступности всех данных и рекомендаций для всех лиц и орган-ций. Экон.методы управления риском: страхование ч-ка, недвижимости, эколог. страхование, денежная компенсация ущерба и платежи за риск.

51.Основные типы источников загрязнения ОС. Критерии оценки эколог-го состояния ОС. Наиболее опасными являются:1)производство энергии. Основ ист-ом энергии в мире в наст.вр является тепловая энергия, получаемая сжиганием угля, нефти, газа. Для ТЭС хар-но хим-ое и теп-ое загрязнение. При неполном сгорании топлива происходит накопление большого кол-ва золы, канцерогенов, оксидов серы. Кроме загрязнения атмосферы происходит загряз. водных объектов сточными водами. 2)металлургическая пром-сть(чер и цвет) относится к самой загрязняющей отрасли нархоза(34%газообразные, 26%твердые, 40%жидкие). Концентрация вредных вещ-в как в атмо в р-не металлургич. предприятий, так и сбрасываемые ими в водоемы значительно превышают нормы. Цвет металл. Сбрасывает более токсич. реагенты(цианиды, нефтепродукты, соли тяжелых ме). Происходит загрязн-е почв, под-х вод, гидросферы. 3)хим, нефтехим., ЦБК. Яв-ся одними из осн-х загрязнителей воздушного бассейна. Выбрасывают углек.газ, оксидС, сернистый газ, соединения азота, углеводороды, мышьяк, ртуть – в атмосферу; в воды – фенол, нефть, нефтепрод., органич.вещества; в почву – тяжелые ме, сульфаты. 4)транспортно-дорожный комплекс, связь. Самыми вредными яв-ся асфальтово-бетонные заводы кустарного произв-ва (канцерогены), где отсутствуют очистные сооружения, также цементные заводы (твердое загр.). транспорт яв-ся источником вредных вещ-в (выхлопные газы), также шумового загр. (жд, воздушный). Связь – электромагн. излучение. 5)С/х и лесное. Отрасли, связанные с ПС. Внедрение техники, использование механизации приводит к загр-ю выхлопными газами, мех. воздействие ведет к уплотнению и разрушению структуры почвы, применение удобрений, ядохимикатов, мин. веществ приводит к изменению в растит и животном мире, что приводит к мутации и исчезновению видов. 6)Военнопромыш. комплекс. особенно сильное негативное воздействие оказывает в военное время и на испытательных полигонах, требуют больших пространств, много сырья на вооружения, боеприпасы, сооружения. Критерии оценки экол. состояния о.с. Поскольку антропогенное воздействие на природу часто влечет за собой негативные последствия, то возникает необходимость оценки меры их опасности для жизни и деятельности чел-ка. В этом случае оценка рассматривается как способ выявления степени благоприятности или не благоприятности изменений прир систем с точки зрения тех или иных потребностей человеческого общества. Отсюда оценка экологического состояния – это соотнесение последствий изменения свойств прир-х систем с состоянием (или требованиями) субъекта. По сп-ам выражения различают экон-ую и внеэк-ую оценки. Под экон-ой оценкой понимается стоимостное выражение последствий хоз-ой деятельности чел-ка (затраты на охрану природы, расходы, связанные с сохранением здоровья и т.п.). Внеэкономическая оценка представляет собой оценку изменения кач-ва прир среды, выраженную в любой форме, кроме стоимостной. Она м б кол-ой и кач-ой, определяться в абсолютных показателях или усл-х величинах (например, в баллах) и охватывать прежде всего соц-ые, медико-географ-ие и биол-ие последствия хоз-ой деятельности чел-ка. Критерии оценки можно разделить на прир-е и антроп-ые, компонентные (частные) и комплексные (интегральные), кол-ые и кач-ые. Они должны выражать наиболее существенные признаки состояния гео- и экосистем. В кач-ве критериев оценки состояния последних м б использованы показатели изменений их структуры и признаки свойств отдельных компонентов систем. В наст вр в практике оценочных исследований чаще всего применяются нормативные показатели – санитарно-гигиенические и экол-ие критерии. Ключевым моментом санитарно-гигиенического нормирования является нахождение максимально недействующих доз (МНД) и минимально действующих доз (МДД). ПДК – это мах концентрация вещ-в, не влияющая отрицательно на здоровье людей настоящего и последующих поколений при воздействии на организм чел-ка в течение всей его жизни. ПДВ – это мах объем вещ-в в единицу вр, к-ый не ведет к превышению ПДК в сфере влияния данного источника загрязнения. Степень загрязнения ПС принято оценивать по кратности превышения ПДК и ПДВ, классу опасности (токсичности) веществ, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня, кол-ву загрязняющих вещ-в. В случае одновременного присутствия нескольких загрязняющих вещ-в используются так называемые суммарные показатели. Экологические критерии – это структурно-функциональные показатели гео- и экосистем, характеризующие их естественное или измененное состояние. В кач-ве экол-их критериев могут применяться разные показатели, в т.ч. экологические нормативы – макс величины нагрузок на гео- и экосистемы, при к-ых их основные структурно-функциональные характеристики не выходят за пределы естественных изменений. Они призваны определить область и границы допустимого состояния ПС и дозволенного воздействия на их со стороны чел-ка. Среди экологических критериев выделяют компонентные и комплексные критерии. 1ые, используемые для оценки состояния и изменения отдельных компонентов природы (воздуха, вод, почв), достаточно репрезентативно характеризуют состояние ПС. Особое место в этом ряду занимают биоиндикаторы – виды и сообщества живых организмов (чаще всего растений), по состоянию к-ых можно судить о состоянии ПС. К комплексным экол-им критериям относятся показатели, характеризующие гео- и экосистемы в целом. Они м б получены на основе интеграции компонентных критериев или путем нахождения общесистемных индикаторов.

52. Мероприятия и методы защиты ОС от загрязнений Защита атмос-ры. Основные меропр-тия: замена вред в-в в пр-ве безвредными или менее вред; очистка сырья от примесей (удаление S из топлива); замена сухих способов мокрыми; прерывистых процессов – непрерывными; оборудование местного отсоса и очистка собранного в-ха. Очистка в-ха от пыли и капельных выбросов.Применяют различ. пыле-туманоулавливающие ап-ты и системы.1).В сухих пылеул-лях взвешенные ч-цы отдел-ся от воздушного потока за счет силы тяж, инерции и центробеж.сил. Это пылеосадочные камеры, циклоны, ротационные, радиальные, жалюзийные пыле-тели. 2)Мокрые ап-ты высокоэф-ны,достигается контакт запыленного потока с жидкостью в виде капель или пленки. 3) Фильтры-ап-ты фильтрования запыленных газов чз пористые перегородки-ткани, волокна, насыпные слои. Электрофильтры – осаждение ч-ц под д-ем электр.сил.Высок эф-ть, универ-ть. Очистка выбросов от газообразных примесей.(оксиды S,N,C, H2S, аммиак). 1.Метод абсорбции – на поглощении вред в-в жидким поглотителем- абсорбентом. 2.Хемосообции- поглощение газов и паров твердым поглотителем с образованием малолетучих/малораствор-х х.соед. 3. Адсорбции – на селективном поглощении вред газов твердым сорбентом, имеющими микропористую стр-ру. 4 Термический метод – на высокотемпературном сжигании вред примесей, содер-ся в технологических вентиляц-х/др выбросах. Важное место в системе мероприятий по охране атмос в-ха играют планировоч мероприятия. Предприятие на ровном возвышенном месте , хор продуваемом ветрами. Располож-е за чертой насел пунктов с подветрен стороны от жил массивов. Очистка сточных вод. Механичес методы 1.процеживание – выделение крупных включений на решетках шириной зазоров не более 16 мм. Собранные отбросы – в дробилки – попадают в отстойники. Песколовки улавливают минер примеси для избежания износа оборудования. 2. Отстаивание – для выделения взвешен и плавающих ч-ц. Раздел-ся на первич –для выдел взвесей и плав ч-ц, и вторичные –разделяется иловая смесь и отработанная биопленка с очищенной жид-ю. 3.Фильтрование- закл этап, для более полного извлечения ч-ц активного ила или биопленки. Ф-ры безнапорные, напорные. Фильтр.материал –ткани. Сетки,, орг и минер зернистые загрузки. Химические методы 1.Нейтрализация . цель –сбалансировать кол-во ионов Н и ОН. Целесообразное мероприятие – объед-е кислых и щелочных стоков, но не водооьведение по единой сист трубопроводов. Для нейтрализации кислых вод применяют щелоч.агенты- известь., каустичес и кальцинир сода, аммиачная вода. Для щелочных – серную, соляную, азотную кислоты. 2. Окисление-восстановление.Окислительный м-д примен для очистки пром сточ вод от токсич цианидов, сульфидов, фенолов. Реагенты – хлор и его производные. Восстановит м-д – для очистки от нитритов, нитратов. Хроматов, сульфатов. Восстановителями выступают окисленные переменновалентные эл-ты, содер-ся в сульфитах, сульфидах. 3.Физ-химич методы. 1.Коагуляция- пр-с укрупнения коллоид ч-ц за счет э/стат сил межмолек вз/д-я. Коагулянты – алюмо- и железосодержащие. 2. Флокуляция- пр-с объед ч-ц в рыхлые хлопьевидные агрегаты. Применяют активир-ю кремнекислоту. 3. Флотация – выделение из воды в пенный слой взвешенных и эмульгированных загрязнений за счет пузырьков газа. 4. Абсорбция - пр-с перехлдв раствор в-ва из жидкости на повер-ть ТВ.сорбента. 4. Биохимический метод. – на спос-ти м/о использовать для питан растворен-е и коллоид орг соед-я + некотор неорг соед-я (соед N, P, S). Наиболее экологич чисТЫЙ. Аэробная очиста может вестись в естественных (поля орошения, биол пруды) и искус условиях (аэротенки, биофильтры). Поля орошения орошают сточ водами, идет усвоение биоген в-в стока и перевод их в биомассу растений. Когда не выращиваются раст – это поля фильтрации. Биолог пруды- применяют для глубокой очистки городских, производ-х вод, содер-х орг в-ва, это каскад прудов чз котор с небол скор.протек вода, освоб-ясь от загрязнений под возд-м зоо- и фитоплнктна, фотохим.реакций, донных отложений.

Аэротенки- сооруж-я имеющие большие пов-ти, на к-х закреплена живая биомасса. Биофильтры – негерметич емкости, заполненные различной загрузкой (щебень, гравий, керамзит), на пов-ти развивается очищающая сточную воду биопленка. Режим подачи исход воды на фильтр – 2-3 мин через 5-8 мин. Вода прох сверху вниз, на пленку сорбир-ся раствор и взвеш в-ва. Воздух для ж/деят м/л поступает снизу вверх за счет естес тяги или принудит-но. Эффект очистки 85-90%, углеродсодержащие в-ва в этих соор-х минерализуются до остаточных конц-ций и в них нач-ся нач.стадия нитрификации.