4.2. Основи промислової екології

Природа планети Земля є комплекс живої і неживої матерії; неживі складові природи – це атмосфера, гідросфера (водне середовище планети) і літосфера (тверда оболонка Землі). Живі складові земної природи – рослини, тваринні організми і мікроорганізми.

Область заселення живих організмів, точніше оболонку Землі, структура і енергетика якої визначена минулою або сучасною діяльністю живих організмів, називають біосферою. Біосфера займає порівняно тонку оболонку Землі – нижню частину атмосфери: приблизно 10—15 км, всю гідросферу і верхню частину літосфери до глибини 2—3 км. Область біосфери штучно розширюється з розвитком науки і техніки, наприклад з використанням висотних літаків і космічних кораблів, з проникненням людини у земні надра шляхом буріння нафтових і інших розвідувальних свердловин на дуже велику глибину, аж до мантії Землі (Кольська свердловина – 10 км, Техаська – 9,85 км, Шевченківська на Україні – 7 км).

Науку, що вивчає взаємозв'язок між живою і неживою природою, закономірності кругообігу речовин у природі і зміни цих закономірностей внаслідок діяльності людини, називають екологією. Глобальне завдання екології – охорона біосфери від диспропорцій, пов'язаних з діяльністю людини – охорона повітряного і водного басейнів, захист орних земель, збереження і відтворення флори і фауни.

Рис. 4.1. Класифікація промислових забруднень біосфери

4.3. Основні положення екології

До певного етапу розвитку людського суспільства, зокрема індустрії, у природі існувала екологічна рівновага, тобто діяльність людини не порушувала природних процесів або дуже трохи впливала на них. Екологічна рівновага у природі зі збереженням природних екологічних систем¹ існувало мільйони років і після появи людини на Землі. Так тривало до кінця XIX ст. Двадцяте століття увійшло до історії як вік небувалого технічного прогресу, бурхливого розвитку науки, промисловості, енергетики, сільського господарства. Одночасно як супроводжуючий чинник зростала і продовжує зростати шкідлива дія індустріальної діяльності людини на навколишнє середовище. У результаті відбувається значною мірою непередбачувана зміна екосистем і всієї зовнішності планети Земля.

Спалювання палива і багато промислових процесів поглинають з атмосфери кисень, що міститься в ній. Викиди в атмосферу і видобування з неї кисню призводять до глобальних і локальних змін повітряного середовища. Зміна основних компонентів атмосфери – азоту, кисню і оксиду вуглецю (IV) – поки незначні, але вони вже існують і свідчать про порушення природної рівноваги в атмосфері Землі. Підвищення концентрації СО₂ може у найближчому майбутньому викликати зміну клімату Землі; розрахунки показали, що до 2010 р. температура повітря повинна зрости на 1^оС.

Уже зараз витрата кисню на спалювання палива перевищує природне надходження О₂ в атмосферу, що веде до порушення природного вуглекислотно–кисневого балансу. Всезростаюче забруднення атмосфери оксидами вуглецю і азоту, фреонами і іншими галогенметанами (CF₂Cl, CF₂Cl₃, ССl₄) веде до глобальних змін у природі; руйнується шар озону, що знаходиться у стратосфері і захищає все живе на Землі від жорстких випромінювань короткохвильової частини сонячного спектру.

Виділення аерозолів від підприємств і транспортних машин створює над сучасними промисловими містами і районами шапки імли, перешкоджаючи проникненню сонячних променів. Висока концентрація забруднень у повітрі над багатьма великими містами небезпечна для здоров'я людей, зелених насаджень, а також слугує причиною руйнування будівель. Близько 85% від загальної кількості шкідливих речовин у викидах в атмосферу припадає на частку оксиду сірки (IV), оксидів вуглецю і азоту, вуглеводнів, а також пилу. У другій половині XX ст. з'явився новий вигляд токсичних забруднень – радіоактивні речовини.

Газопилові промислові викиди часто мігрують, поширюючись на великі відстані; загальновідомий факт випадання кислотних дощів від викидів SO₂ і туману H₂SO₄ підприємствами однієї країни на території іншої.

У табл. 4.1 представлені наближені відомості про кількість газопилових викидів в атмосферу за галузями світової промисловості.

Таблиця 4.1

Кількість газових викидів в атмосферу

Галузі	Кількість викидів від їх загальної суми, %
Енергетика (теплові електростанції)	43,0
Чорна і кольорова металургія	23,1
Нафтопереробна промисловість	10,8
Інші галузі	23,1

Забруднення і отруєння водних басейнів земної кулі – Світового океану – викликає не меншу тривогу, ніж забруднення атмосфери. Світовий океан є безстічний ставок, швидкість забруднення якого швидко зростає. Він відіграє первинну роль у загальному кругообігу елементів – вуглецю, азоту, кисню, сірки, фосфору, водню та ін., які, як вже наголошувалося, складають основу життя на Землі.

Центральною ланкою у кругообігу вуглецю слід вважати автоматичну підтримку концентрації СО₂ в атмосфері на певному рівні за рахунок буферної системи: СаСОз – Са(НСО₃)₂– СО₂. Оксид вуглецю (IV) вилучається з атмосфери у результаті фотосинтезу, який за рахунок водоростей, водних рослин, фітопланктону у 8 разів продуктивніший, чим фотосинтез за участю наземної рослинності. Таким чином, отруєння Світового океану призводить до зниження вмісту кисню в атмосфері.

Промислові підприємства скидають у водоймища величезні кількості стічних вод, що містять всілякі токсичні речовини. Небезпечно забруднення водоймищ металами – ртуттю, свинцем, кадмієм, цинком, хромом. З промислових відходів у воду потрапляє понад мільйон найменувань хімічних сполук, причому щорічно з'являються десятки тисяч нових речовин.

Хімічна промисловість, а також целюлозно-паперова промисловість і металургія найбільш водоємні. На 1 т готової продукції витрачається води (м³): синтетичного волокна – 2500 – 5000; пластмаси – 50 – 100; паперу – 400 – 800; нікелю – 4000.

Іншою причиною забруднення водоймищ є сільське господарство, при нераціональному веденні якого у річки і озера потрапляють добрива і отрутохімікати. У результаті широкого застосування отрутохімікатів, що містять ртуть і свинець, і попадання цих речовин у водоймища відбувається накопичення токсичних сполук у рослинах і організмах, тоді як шкідники сільського господарства встигають адаптуватися до отрут. Застосування пестицидів допустимо тільки при суворому контролі і під керівництвом висококваліфікованих фахівців.

Серед особливо токсичних забруднень вод, які важко розкладаються слід назвати нафту і відходи, що містять радіоактивні речовини. Нафта потрапляє у Світовий океан при її видобуванні і транспортуванні танкерами. Вона утворює на поверхні води тонку плівку, ізолюючу воду від повітря, що змінює режим киснево–вуглецевого обміну, утрудняє випаровування води, тобто порушує екологічну рівновагу у цьому районі. Радіоактивні речовини потрапляють у Світовий океан з опадами з атмосфери, зі стічними водами при аваріях на атомних електростанціях, але найбільше у результаті захоронення в океані контейнерів з радіоактивними відходами промислових підприємств. Бетонні контейнери з часом руйнуються і викликають локальне забруднення вод радіоактивними речовинами, що згубно діють на все живе.

Тверді відходи виробництва, сільського господарства і побуту всі більшою мірою засмічують поверхню Землі. Промислові відходи – різного роду шлаки, зола, піски, недогарки, порода, фосфогіпс – відчужують і отруюють величезні площі Землі, зокрема орні. Особливо великі кількості твердих відходів дають підприємства чорної і кольорової металургії, розпочинаючи зі стадії гірничих і збагачувальних робіт, хімічні виробництва, видобування і перероблення твердого палива. Виробництво синтетичних матеріалів засмічує поверхню Землі, а також водоймища біологічно не розкладеними відходами, зокрема пакувальними матеріалами. Стоки і шкідливі викиди в атмосферу також потрапляють у грунт, отруюючи її гумусовий шар.

Захист повітря, води, ґрунту, всього що оточує нас є глобальним політичним завданням першочергової ваги. Негативні наслідки науково–технічної революції XX ст. очевидні для всіх, причому особливо небезпечні генетичні наслідки забруднення навколишнього середовища. Завдяки зусиллям учених, громадських і політичних діячів, уряду низки країн вживаються заходи з захисту навколишнього середовища, розробляють спеціальні програми.

Скидання стічних вод допускається лише з виконанням вимог, встановлених законодавством, з дотриманням затверджених гранично допустимих концентрацій токсичних речовин. В Україні заборонено виробництво і застосування ряду токсичних препаратів (зокрема, деяких пестицидів), а також біологічно неруйнованих поверхнево-активних речовин (ПАР).

Учені-гігієністи розробили і затвердили норми гранично допустимих концентрацій (ГДК) хімічних речовин у повітрі, воді і у ґрунті.

Під гранично допустимою концентрацією хімічних речовин розуміють таку концентрацію, яка не чинить на людину прямого або непрямого впливу, не знижує його працездатності, не позначається негативно на самопочутті й настрої.

Розгорнені таблиці ГДК хімічних речовин в атмосферному повітрі, у повітрі виробничих приміщень і у воді різного роду водоймищ наведені у монографіях і довідниках. Встановлені в Україні нормативи на ГДК хімічних сполук у повітрі й воді є одними з найжорсткіших.

У нашій і інших країнах запроваджена крім ГДК величина гранично допустимих викидів (ГДВ), що є контрольований технічний показник діяльності підприємств. Гранично допустимі викиди встановлюються санітарно-гігієнічними органами для кожного джерела забруднення.

Основний шлях для захисту природи від шкідливих дій промислових виробництв – це створення екологічно нешкідливих технологічних процесів і безвідходних, на перших порах маловідходних, хімічних виробництв.