Инженерная защита ОС

1. Принципиальные  направления инженерной защиты  окружающей среды 

Основные направления  инженерной защиты окружающей среды  от загрязнения и других видов  антропогенных  воздействий —  внедрение ресурсосберегающей, безотходной  и  малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и главное —экологизациявсего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ.

Эти принципиальные направления основаны на  цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют  экологизированными. Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону  круговорота веществ.

Другой путь, например создание всевозможных, даже  самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. 

Основная причина  загрязнения биосферы — это ресурсоемкие и  загрязняющие технологии переработки  и использования сырья. Именно эти, так называемые традиционные технологии 

приводят к  огромному накоплению отходов и  к необходимости очистки сточных  вод и утилизации твердых отходов.

Достаточно отметить, что ежегодное их накопление на территории бывшего СССР в 80-х гг. составляло 12—15 млрд т твердых отходов, около 160 млрд т жидких и свыше 100 млн т газообразных .

Биотехнология в  охране окружающей среды В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам,  основанным на создании необходимых для человека продуктов,  явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, 

сообществ, их метаболитов  и препаратов путем включения  их в  естественные круговрроты веществ, элементов, энергии и информации.

Биотехнология нашла  широкое применение в охране  природной среды, в частности  при решении следующих  прикладных вопросов:

— утилизации твердой  фазы сточных вод и твердых  бытовых отходов с помощью  анаэробного сбраживания;

— биологической  очистки природных и сточных  вод от  органических и неорганических соединений;

— микробного восстановления загрязненных почв,  получения микроорганизмов, способных нейтрализовать  тяжелые  металлы в осадках сточных  вод;

— компостирования (биологического окисления) отходов  растительности (опада листьев, соломы и др.);

— создания биологически активного сорбирующего  материала  для очистки загрязненного воздуха.

 2. Нормирование качества окружающей

среды

Под качеством  окружающей среды понимают степень  соответствия ее характеристик потребностям людей и  технологическим требованиям. В основу всех природоохранных  мероприятий  положен принцип нормирования качества окружающей среды. Этот термин означает установление нормативов  (показателей) предельно допустимых воздействий  человека на  окружающую среду.

Согласно природоохранному закону Российской Федерации (1991) соблюдение экологических нормативов, т. е.  нормативов, которые определяют качество природной среды,  обеспечивает:

— экологическую  безопасность населения;

— сохранение генетического  фонда человека, растений и  животных;

— рациональное использование и воспроизводство  природных ресурсов в условиях устойчивого  развития.

Чем меньше пороговая  величина экологических  нормативов, тем выше качество окружающей среды. Однако более  высокое качество требует  соответственно больших затрат,  эффективных технологий и высокочувствительных средств  контроля. Поэтому нормативы  качества окружающей среды по мере подъема уровня развития общества имеют  тенденцию к  ужесточению.

Основные экологические  нормативы качества и воздействия  на окружающую среду:санитарно-гигиенические:

— предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК);

— допустимый уровень  физических воздействий (шума, вибрации, ионизирующих излучений и др.)

Производственно-хозяйственные:

— допустимый выброс вредных веществ;

— допустимый сброс  вредных веществ ;

— допустимое изъятие  компонентов природной среды;

— норматив образования  отходов производства и  потребления;

Комплексные показатели:

— допустимая антропогенная  нагрузка на окружающую  природную  среду;

— экологическая  емкость территории.

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. В последнее время при определении  ПДК учитывается не только степень  влияния загрязнения на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнений на диких животных, растения, грибы,  микроорганизмы, а также  на природные сообщества в целом.

Для нормирования содержания вредного вещества в  атмосферном  воздухе установлены два норматива  — разовый и  среднесуточный ПДК. Максимально разовая предельно  допустимая концентрация (ПДК м. р.) — это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая недолжна вызывать при  вдыхании его в течение 30 минут рефлекторных реакций в  организме человека (ощущение запаха, изменение световой  чувствительности глаз и др). Среднесуточная предельно  допустимая концентрация (ПДК с. с.) — это такая концентрация  вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на  человека прямого или косвенного вредного воздействия при  неопределенно долгом (годы) воздействии.

Под предельно  допустимой концентрацией вредного  вещества в почве (ПДК, мг/кг) понимают такую максимальную  концентрацию, которая не может вызвать прямого  или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека.Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются отдельно для питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов.

Требования к  качеству вод в водоемах, используемых для рыбохозяйственных целей, специфичны и в большинстве случаев более жестки, чем таковые для водных объектов  хозяйственно-бытового назначения. Так, рыбохозяйственные ПДК для ряда моющих веществ в три раза ниже санитарных норм, нефтепродуктов — в шесть раз, а тяжелых металлов  (цинка) — даже в сто раз. Объяснить это ужесточение требований к качеству воды в  рыбохозяйственных водоемах нетрудно, если вспомнить, что при переходе вредных веществ по пищевой (трофической) цепи  происходит их биологическое накопление до опасных для  жизни количеств.

Нормативы допустимой антропогенной нагрузки (НДАН) на окружающую среду — это максимально возможные  антропогенные воздействия на природные  ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических  систем. Различают региональные и  отраслевые НДАН. Например, разработаны  НДАНна экосистемы озера Байкал. Отраслевые

НДАН применяются  к отдельным природным ресурсам. Так, ограничивается, например, численность  домашнего скота на единицу пастбищных угодий.

Для оценки общей  устойчивости экосистем к  антропогенным  воздействиям используют следующие  показатели: 1)  запасы живого и мертвого органического вещества; 2)  эффективность  образования органического вещества или продукции  растительного  покрова и 3) видовое и структурное  разнообразие (Государственный доклад..., 1994).

Ученые-экологи  установили, что стабильность среды  обитания не только растительного, но и животного мира, а в  конечном счете и человека определяется в  первую очередь,  массой живого органического  вещества и его основной части  — фи- томассы (древесина, травянистая растительность и др.). Чем значительнее эта масса, тем стабильнее среда. 

Главенствующее  значение при этом имеют фотосинтезирующие  организмы, так как ониявляются основным источником биомассы, а также определяют пищевые условия для всех остальных звеньев экосистемы и в значительной мере состав атмосферного  воздуха.

Способность экосистем  в минимальные сроки  восстановиться в случае антропогенногонарушения определяется дру гим показателем — эффективностью образования продукции растительного покрова в результате вторичной сукцессии.

Чем выше структурное  и видовое разнообразие экосистем, тем большее число комбинаций структурных элементов  может  создать она в ответ на внешнее  антропогенное  воздействие. Структурное  разнообразие экосистемы можно оценить, сравнивая запасы фитомассы (древесина, травянистая растительности, и др.) и зоомассы (хищники, копытные,  грызуны и т. д.).

Потенциальная способность  природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций  экосистем определяется термином «емкость  природной среды», или экологическая  емкость территории. Понятие о  предельно допустимой антропогенной  нагрузке на природную среду, по мнению П. Г. Олдака (1983), должно лежать в основе всего природопользования. В связи с этим он различает экстенсивное и равновесное природопользование.

Экстенсивное (расширяющееся) природопользование — когда рост производства осуществляется за счет возрастающей  нагрузки на природные  комплексы, причем эта нагрузка растет быстрее, чем увеличивается масштаб  производства.  Экстенсивное природопользование может привести к полному  разрушению природного комплекса и подобно  тому, как безграничный рост биологической  емкости популяции приводит к  ее краху (см. гл. 3), крах потерпит и техносфера. Равновесное природопользование — когда общество контролирует все стороны своего развития, добиваясь того, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на среду не превышала самовосстановительного  потенциала природных систем.

Отсюда вытекает важный вывод о том, что регулирование  качества природной среды должно начинаться с определения нагрузок, допустимых с экологической точки  зрения, а регио^

нальное природопользование должно соответствовать экологической «выносливости» территории.

Пренебрежение основным экологическим комплексным нормативом в инженерно хозяйственной практике чревато  серьезными экологическими просчетами. В 1990 г. тогдашнийруководитель Госкомприроды Н. Н. Воронцов сетовал на то, что «такие понятия, как экологическая емкость территории,  вообще не использовались до недавних пор. Есть, скажем, в Донбассе залежи угля? Есть неподалеку руды Кривого Рога? Будем наращивать там металлургию на донецких углях, не  разбирая,* выдержат земля и люди иди нет». И далее он отмечал:

«Конечно же, нужно  улучшать фильтры пыле- и газоуловителей, очищать сточные воды. Но не было у нас до сих пор главного — идеологии ресурсосбережения, определения экологической емкости, биосферного подхода».

При формировании территориально-производственных  комплексов, развитии промышленности, строительства,  реконструкции городов и т. д. применение допустимых норм  антропогенной нагрузки предусматривается в обязательном порядке.

Региональные  допустимые нормы антропогенной  нагрузки  устанавливают предельную хозяйственную нагрузку на  территориальные  природные комплексы. Отраслевые — на отдельные виды природных ресурсов, например, предельное число  домашнего скота на единицу пастбищных угодий, предельное число посетителей в национальном парке, и т. д.

3. Защита атмосферы

Для защиты воздушного бассейна от негативного  антропогенного воздействия в виде загрязнения  его вредными  веществами используют следующие меры:

— экологизацию технологических процессов;

— очистку газовых  выбросов от вредных примесей;

— рассеивание  газовых выбросов в атмосфере;

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

Наиболее радикальная  мера охраны воздушного бассейна от загрязнения  — экологизация технологических процессов и в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.Экологизация технологических процессов предусматривает, в частности, создание непрерывных технологических процессов производства, замену местных котельных установок на централизованное тепло, предварительное очищение топлива и сырья от вредных примесей, замену угля и мазута на  природный газ, применение гидрообеспыливания, перевод на  электропривод компрессоров, сваебойных агрегатов, насосов и др.

Все шире применяют  частичную рециркуляцию, т. е.  повторное  использование отходящих газов. Учитывая исключительную актуальность охраны  атмосферного воздуха от загрязнения отработанными газами (ОГ)  автомобилей, первоочередной проблемой  является создание  экологически «чистых» видов транспорта. В настоящее  время  ведется активный поиск  более «чистого» топлива, чем  бензин. В  качестве его заменителя рассматриваются экологически чистое газовое топливо, метиловый спирт (метанол), малотоксичный аммиак и  идеальное топливо — водород. Продолжаются  интенсивные разработки по замене карбюраторного двигателя  на более экологичные типы — дизельный, паровой, газотурбинный и др.