Экологическая безопасность Чумаков В И Вопросы лекции

Экологическая безопасность Чумаков В. И.

Вопросы лекции 1. Направления экологической безопасности ¡ 2. Нормативы экологической безопасности ¡ 3. Загрязнение атмосферы ¡ 4. Средства защиты атмосферы ¡ 5. Средства защиты гидросферы ¡ 6. Защита литосферы ¡

Основные направления обеспечения экологической безопасности Внедрение ресурсосберегающих и малоотходных технологий; ¡ Биотехнология; ¡ Утилизация отходов; ¡ Экологизация производства ¡

Малоотходные технологии ¡ Это способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов – таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования

Биотехнология Биотехнологические процессы основаны на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. ¡ Очистка сточных вод, утилизация твердых бытовых отходов, восстановление загрязненных почв и др. ¡

Утилизация отходов ¡ Утилизация отходов включает инженерные решения, направленные на проблему твердых отходов, на очистку газов и сточных вод.

Экологизация производства ¡ Экологизация производства означает такую организацию производства, при которой обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ

2. Основные экологические нормативы Качество окружающей природной среды степень соответствия ее характеристик потребностям человека и технологическим требованиям – оценивается с помощью экологических нормативов. ¡ Санитарно-гигиенические нормативы: ПДК, ПДУ ¡ Производственно-хозяйственные: ПДВ, ПДС ¡ Комплексные показатели качества окружающей природной среды: ПДН

Предельно допустимая концентрация ¡ ПДК представляет собой количество загрязнителя в почве, воздушной или водной среде, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства

Разовая и среднесуточная ПДК (для атмосферного воздуха) ПДКм. р. – максимально разовая ПДК – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 мин рефлекторных реакций в организме человека ¡ ПДКс. с. – среднесуточная ПДК – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неопределенно долгом воздействии ¡

Предельно допустимый уровень ¡ ПДУ физического воздействия (радиационного, шума, вибрации, магнитных полей и др. ) – это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда

ПДВ, ПДС Предельно допустимый выброс (ПДВ) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть выброшено данным конкретным предприятием в атмосферу, не вызывая при этом превышения в ней ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий. ¡ Предельно допустимый сброс (ПДС)– это максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть сброшено в водоем. ¡

Предельно допустимая нагрузка на природную среду ПДН – это максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем ¡ Для оценки устойчивости экосистем к антропогенным воздействиям используются показатели: ¡ l l l Запасы живого и мертвого органического вещества Эффективность образования органического вещества Видовое и структурное разнообразие

3. Загрязнение атмосферы Атмосфера (ἀτμός – пар и σφαῖρα – шар ) - газовая оболочка Земли ¡ Состав атмосферы (об. %): ¡ l l l l Азот - 78, 084 Кислород – 20, 964 Аргон – 0, 934 Углекислый газ – 0, 034 Ne, He, Kr, H 2 - ~ 0, 001 Водяной пар 0, 2 – 2, 6 Озон – 0, 001 – 0, 0001 – в стратосфере И др.

Строение атмосферы озоновый слой 80 % всей массы воздуха, 90 % водяного пара

Экологические функции атмосферы ¡ Терморегулирующие l ¡ Жизнеобеспечивающие l ¡ Предохраняет Землю от резких колебаний температуры, способствует перераспределению тепла у поверхности, участвует в формировании климата Участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере благодаря наличию жизненно важных элементов (О, С, N) Защитные l Защищает живые организмы от губительных УФ, рентгеновских и космических лучей

Загрязнение воздуха ¡ ¡ Под загрязнением атмосферного воздуха понимается любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем По происхождению загрязнение делится на естественное и антропогенное

Источники загрязнения ¡Естественные ¡Вулканы ¡Выветривание горных пород ¡Пыльные бури ¡Дым от лесных пожаров и др. ¡Антропогенные ¡Теплоэнергетика ¡Промышленные предприятия ¡Химическое производство ¡Транспорт и др.

Классификация выбросов вредных веществ в атмосферу по агрегатному состоянию Газообразные (SO 2, NOx, CO 2, углеводороды) ¡ Жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей) ¡ Твердые (сажа, органическая и неорганическая пыль, смолистые вещества, свинец и его соединения и др. ) ¡

Экологические последствия загрязнения атмосферы Возможное потепление климата (парниковый эффект) ¡ Нарушение озонового слоя ¡ Выпадение кислотных дождей ¡ Ухудшение здоровья ¡

Парниковый эффект ¡ Наблюдаемое в настоящее время потепление связывают с накоплением в атмосфере парниковых газов: СО 2, СН 4, хлорфторуглеродов (фреонов), озона, оксидов азота и др. Парниковые газы атмосферы (СО 2) пропускают внутрь большую часть солнечного излучения, но препятствуют длинноволновому излучению с поверхности Земли.

В результате таяния полярных льдов, горных ледников уровень Мирового океана может повыситься на 0, 5– 2, 0 м к концу 21 века, а это приведет к затоплению приморских равнин более чем в 30 странах, заболачиванию территорий, нарушению климатического равновесия.

Нарушение озонового слоя ¡ Озон защищает все живое от жесткого УФизлучения, под влиянием которого l l ¡ растения теряют способность к фотосинтезу, у людей наблюдается увеличение заболевания раком кожи. Предполагают, что это явление имеет антропогенное происхождение и связано с повышением содержания хлорфторуглеродов (фреонов) в атмосфере.

Пути гибели озона 1 атом хлора в цепной реакции способен разрушить до 100000 молекул озона. ¡ Хлорный цикл: CFCl 3 + hν → CFCl 2 + Cl Cl + O 3 → Cl. O + O 2 Cl. O + O → Cl + O 2 ¡ Азотный цикл: О 3 + NO→ NO 2 + О 2 NO 2 + О → NO + О 2 ¡

В 1987 г. принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой: снижение к 1999 г. потребления ХФУ до половины уровня 1986 г.

Источники соединений азота и серы (антропогенные и естественные) SO 2 – ТЭС, автотранспорт, пром. – 60 % ¡ вулканическая деятельность, деятельность микроорганизмов - 40 % ¡ NOх – автотранспорт, ТЭС, пром. – 37 % ¡ почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы - 63 % ¡

Чистая дождевая вода имеет слабокислую реакцию р. Н=5, 6, т. к. в ней легко растворяется СО 2 с образованием слабой угольной кислоты. Кислые осадки имеют р. Н=3 -5.

Прямое воздействие кислотных дождей представляет опасность для металлоконструкций, зданий, памятников. При попадании на растения кислые осадки повреждают тонкую пленку, покрывающую листья и стебли растений, вымывают из листьев калий, сахара и др.

• Предназначены для очистки от крупной пыли. • Принцип работы – оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести

Работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции или броуновского движения.

• Предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверхности пористых фильтрующих перегородок • Ткань, войлок, зернистые материалы

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

Защита гидросферы

Гидросфера – самая тонкая оболочка, 10 -3 % общей массы Земли Марс Венера

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ SЗ = 510 млн. км 2 ¡ Вода занимает 70, 8 % ¡ Основная часть гидросферы – Мировой океан – 96, 53 % ¡ Ледники и снега – 1, 74 % ¡ Подземные воды – 1, 69 % ¡ Озера – 0, 014 % ¡ Речные воды – 0, 0002 % и др. ¡

Более 98 % всех водных ресурсов представлены водами с повышенной минерализацией, непригодными для хозяйственной деятельности. ¡ На долю пресных вод приходится ~28 млн. км 3 ¡ Для водоснабжения пригодно 4, 2 млн. км 3 или 0, 3 % объема гидросферы ¡

Роль воды Вода играет существенную роль как в биологических процессах, так и в климатических ¡ Значительная роль воды обусловлена ее физическими свойствами: ¡ l l Большая теплоемкость (регулятор температуры на Земле) Плотность воды максимальна при 3, 98°C

Показатели качества воды Физические: температура, цветность, запахи, привкусы ¡ Химические: ионный состав (Na+, K+, Ca 2+, Mg 2+, HCO 3 -, SO 42 -, Cl-), содержание Fe и Mn, щелочность, жесткость, р. Н среды, содержание растворенных газов и др. ¡ Санитарно-бактериологические: ¡ l l Коли-индекс – число бактерий Е. Coli в 1 л воды (≤ 3) Коли-титр – наименьший объем воды (в мл), содержащий 1 кишечную палочку

Виды загрязнения воды ¡ Химическое – органическое, неорганическое, токсичное и нетоксичное l Эвтрофикация – явление, связанное с поступлением в водоемы большого количества биогенных элементов (N, P) Бактериальное патогенные бактерии, вирусы, простейшие и т. д. ¡ Физическое – радиоактивное, механическое, тепловое ¡

Экозащитные мероприятия Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения ¡ Очистка сточных вод ¡ Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей ¡

Способы очистки сточных вод ¡ Механическая очистка ¡ Физико-химическая очистка ¡ Биологическая очистка

Механическая очистка Используется для удаления из сточных вод взвешенных веществ (песок, глинистые частицы, волокна и т. д. ) ¡ 4 процесса: ¡ l l процеживание (решетки, волокноуловители), отстаивание (отстойники, песколовки, жироуловители), обработка в поле действия центробежных сил (гидроциклоны, центрифуги), фильтрование

Физико-химические методы очистки Применяются для удаления из сточных вод растворимых примесей, а в ряде случаев – для удаления взвешенных веществ ¡ Флотация, электрофлотация ¡ Коагуляция, электрокоагуляция ¡ Реагентный метод ¡ Экстракция ¡ Ионообменная очистка ¡ Электроразрядная обработка ¡

Биологическая очистка ¡ Основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические и некоторые неорганические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа. l l Поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды, аэротенки, биофильтры.

Причины нарушения верхних слоев земной коры добыча полезных ископаемых; ¡ захоронение бытовых и промышленных отходов; ¡ внесение удобрений; ¡ применение пестицидов; ¡ проведение военных действий ¡ и др. ¡

Методы защиты литосферы 1. Защита почв 2. Охрана и рациональное использование недр 3. Рекультивация нарушенных территорий 4. Защита массивов горных пород ¡ Рекультивация – это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельных участков в безопасное состояние (в процессе строительства, при разработке месторождений и т. д. )

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.

Защита массивов горных пород ¡ ¡ Защита от подтопления: организация стока грунтовых вод, дренаж, гидроизоляция Защита оползневых и селеопасных массивов: регулирование поверхностного стока, организация ливневых коллекторов. Запрещается строительство зданий, сброс хозяйственных вод, вырубка деревьев

Утилизация твердых отходов Классификация отходов По агрегатному состоянию: твердые, жидкие. ¡ По источнику образования: промышленные, биологические, бытовые, радиоактивные. ¡ Горючие – негорючие. ¡ Прессуемые – непрессуемые. ¡

Переработка, утилизация и захоронение отходов ¡ Вторичная переработка: l ¡ ¡ ¡ использование макулатуры позволяет при производстве 1 т бумаги сэкономить 4, 5 м 3 древесины, 200 м 3 воды и в 2 раза снизить затраты электроэнергии = 15 -16 взрослых деревьев. Термическая переработка: сжигание, пиролиз, плазмолиз Захоронение на полигонах (СЗЗ, гидроизоляция) Биотехнологические методы