Основные определения и понятия безопасности жизнедеятельности

Основным показателем экономики является валовой национальный продукт (ВНП) - рыночная стоимость всех товаров и услуг, произведенных в течение года. Чем больше ВНП, тем больше изъятие природных ресурсов. Рост экономики происходит по экспоненте. Сейчас ВНП США составляет более 30% мирового и удваивается каждые 8 лет. Экспоненциальный рост ВНП свидетельствует и об экспоненциальном росте изъятия природных ресурсов и загрязнения природы. С этой точки зрения в XXI в. Россия имеет колоссальные преимущества почти перед всеми странами, обладая 30% запасов полезных ископаемых, 20% биоты, 50% запасов пресной воды, 20% всех лесов мира.

Уникальность России - ее резерв на будущее и величайшая для нее опасность из-за необходимости защищать эти богатства.(третья мировая война - это война за природные ресурсы) В наиболее сложном положении в XXI в. могут оказаться развитые страны, которые экологический кризис затронет больше всего.

Все природные ресурсы делятся на неисчерпаемые и исчерпаемые. К неисчерпаемым относятся ресурсы космического происхождения: энергия солнечного излучения и ее производные (энергия движущегося воздуха, энергия воды). Исчерпаемые ресурсы - животный и растительный мир Земли, полезные ископаемые. Многие исчерпаемые ресурсы, находятся под угрозой исчезновения. Расчеты показывают, что при наметившихся тенденциях развития человечества через 100 лет исчезнут запасы пресной воды, кислорода в атмосфере (его количество ежегодно уменьшается на 10...12 млрд. т из-за вырубки лесов (масштабы уничтожения лесов колоссальны: за 10 тыс. лет ликвидировано почти 50% лесов на Земле, вырубка лесов идет с темпами 50 га в минуту; наибольшая опасность для человечества - возможное уничтожение через 40 лет лесов в Амазонии), древесины, полезных ископаемых (угля, нефти, газа, железа и пр.), плодородных земель (только в XX в. из-за эрозии потеряно около 2 млрд. га, т.е. столько, сколько находится в настоящее время под пашнями и пастбищами).

В то же время в России сохранились огромные территории не нарушенных хозяйственной деятельностью экосистем: восточносибирская тайга (площадью 6 млн км²), Север (2,8 млн км²). Около 60% земли не затронуты хозяйственной деятельностью (такой высокий показатель только у Канады), в то время как во всем мире площадь не затронутых хозяйственной деятельностью земель составляет около 40%. В Европейской части потребляется до 40% ресурсов, в Уральском регионе - 20%, в Сибири и на Дальнем Востоке - 10%.

В Европейской части России естественные сообщества потеряли устойчивость, разрушенная биота не самовоспроизводится, а выбрасывает загрязнители: углекислый газ, метан, фосфаты и нитраты (вещества, содержащие растворимые соединения азота). Европейская часть России и отдельные регионы Урала и Сибири находятся в условиях жесточайшего экологического кризиса, экосистемы потеряли способность к самоочищению, резко снизилось производство биомассы, идет распад экологических ниш, деградация и опустынивание земель, сокращается площадь лесов из-за их вырубки и выгорания (до 1 млн га в год в результате антропогенных воздействий, 2 млн га - из-за вырубки).

Хотя Россия стоит на одном из первых мест в мире по площади пашни на душу населения (приходится в среднем 11 га сельскохозяйственных территорий (во всем мире в среднем 3 га), , однако она используется настолько неэффективно, что Россия - один из крупнейших в мире импортеров сельскохозяйственных продуктов.

В стране идет истощение используемых ресурсов (особенно нефти и газа).

Таким образом, очевидно, что рост народонаселения требует увеличения использования сырьевых ресурсов и, как следствие этого, экология ухудшается, безопасность уменьшается.

Следующая причина - Энергетика. Для жизнеобеспечения народонаселения необходимо не только ежегодно добывать миллиарды тонн сырьевых ресурсов, но и вырабатывать гигантское количество энергии, получать огромные объемы с/х продукции. И любой вид производственной деятельности человека - будь то промышленность, энергетика, транспорт или выращивание урожая -обязательно влечет за собой загрязнение природной среды.

Увеличение потребления энергии вызвало истощение природных ресурсов. Истощаются запасы нефти, угля, газа, а освоение новых месторождений становится все дороже. За последние годы в энергетике произошли две революции: уголь уступил место нефтепродуктам, а нефть уступает место природному газу. При этом в энергетике превалирует технологи, связанная со сжиганием ископаемого топлива.

Особенно опасна ядерная энергетика. Так, аварии на АЭС «Три Майл Айленд» в США и на Чернобыльской АЭС принесли несколько миллиардов долларов прямых убытков и до триллиона долларов косвенных. Остается нерешенной проблема ядерных отходов. Проблема не только в их эффективном захоронении, главное - то, что многие радиоактивные изотопы, возникающие в ядерной промышленности, противоестественны и крайне опасны для жизни: долгие годы разрушают организмы и их генетические программы. Самое главное, что биота не может справиться с радиоактивными загрязнениями.

Гидроэнергетика (особенно развита в России, Китае, Египте, Бразилии, США) связана с глобальными воздействиями на окружающую среду вследствие затопления миллионов гектаров территорий.

Такие виды энергии, как солнечная; ветровая, океаническая, геотермальная и др., являются возобновляемыми. Они считаются экологически чистыми, но также отрицательно воздействуют на окружающую среду.

Использование солнечной энергии ограничено районами, где велико число солнечных дней. Эта энергия очень дорогая и пока не находит широкого использования. Приливные электростанции построены во Франции, очень перспективны в России (например, в Охотском море). Геотермальные электростанции задействованы в США, Мексике, Японии. Ветровые электрогенераторы широко используются в Дании, Нидерландах, США, Швеции.

Однако все альтернативные виды энергии в обозримом будущем не могут составить конкуренции ГЭС и ТЭС.

Выводы: издержки развития энергетики по отношению к безопасности жизнедеятельности очевидны.

Большой вклад в создание кризисной ситуации на планете вносят твердые и опасные отходы. К концу ХХ века на Земле утилизировалось в год: 3,5 млрд. т. нефти; 3,5 млрд. т угля; 3 млрд. т. древесины и т.д. Основными потребителями служат развитые страны, которые при населении 1млрд расходуют 50% энергии, 70% металлов и порождают 75% всех отходов, причем значительная доля отходов остается в странах поставщиках сырья. Много отходные и вредные производства (выплавка железа, алюминия) перемещается в слаборазвитые страны. В среднем масса отходов на человека в мире составляет 50 т./год. (ФРГ 10т, Япония 4т)

Наиболее опасны радиоактивные отходы. После взрыва первой атомной бомбы произведено 2 тысячи взрывов и радиоактивный фон планеты повысился на 2%. В настоящее время на суше накопилось более 10млн м³ радиоактивных отходов Их захоронение дело очень дорогое и не гарантирующее полной безопасности.

Особый случай - химические отходы. В год образуется 500 млн т. из них 50% в США. На втором месте Россия, на третьем - Индия.

Человек выбрасывает в окружающую среду большое количество отходов: пластмассы, тяжелые металлы, которые или по массе превышают естественный оборот (свинец, железо), или вообще отсутствуют в биосфере, поэтому природа не перерабатывает их или перерабатывает с трудом.

Более того, при любом уничтожении растительных организмов в атмосферу выбрасывается углекислый газ, земли, находящиеся в сельскохозяйственном обороте, насыщаются химическими веществами (пестицидами, удобрениями). Сейчас в массовых масштабах производится около 5 тыс. синтезируемых веществ, причем около 80% их не оценены человеком с точки зрения токсичности, воздействия на окружающую среду.

Самые массовые отходы связаны-с производством энергии и транспортом. Сжигание топлива, движение автомобилей приводят к выбросам СО, оксидов азота, диоксида серы, углеводородов и др..

Все отходы распределяются в атмосфере, воде и почве.

2.2 Загрязнение атмосферы. Средства защиты атмосферы

Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле. Она участвует в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности. Часть лучистой энергии Солнца поглощает атмосфера, а остальная энергия, достигая поверхности Земли, частично уходит в почву, водоемы, а частично отражается в атмосферу.

В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет, все живое приспособлено к строго определенному ее составу. Газовая оболочка защищает живые организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Атмосфера предохраняет Землю от падения метеоритов. В атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномерное освещение. Она являйся средой, где распространяется звук. Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а окружает Землю, вращается вместе с ней.

Основной (по массе) компонент воздуха -- азот. В нижних слоях атмосферы его содержание составляет 78,09%. Самый активный в биосферных процессах газ атмосферы -- кислород. Содержание его в атмосфере составляет около 20,94%. Важная составляющая часть атмосферы -- диоксид углерода (СО₂), который составляет 0,03% ее объема. Он существенно влияет на погоду и климат на Земле. Содержание диоксида углерода в атмосфере не постоянно. Он поступает в атмосферу из вулканов, горячих ключей, при дыхании человека и животных, при лесных пожарах, потребляете растениями, хорошо растворяется в воде. Количество растворенного углекислого газа в океане 1,3 10¹⁴т.

В небольших количествах в атмосфере содержится оксид углерода (СО). Инертных газов, таких как аргон, геля криптон, ксенон, также немного. Из них больше всего- аргона -- 0,934%. В состав атмосферы входят также водород и метан. Инертные газы попадают в атмосферу в процессе непрерывного естественного радиоактивного распада урана, тория , радона.

В верхних слоях стратосферы расположен в небольшой концентрации озон. Поэтому эту часть атмосферы часть называют озоновым экраном. Общее содержание озона в атмосфере невелико -- 2,10%, но он отражает до 5% ультрафиолетовых лучей, что предохраняет живые организмы от их губительного действия. Задерживая до 20% инфракрасных излучений, достигающих Земли, озон повышает утепляющие действия атмосферы. На формирование озонового экрана влияет наличие в стратосфере хлора, оксидов азота, водорода, фтора, брома, метана, обеспечивающих фотохимические реакции разрушения озона.

Помимо газов в атмосфере имеются вода и аэрозоли. В атмосфере вода находится в твердом (лед, снег),жидком (капли) и газообразном (пар) состоянии. При конденсации водяных паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмосфере происходит за 9--10 суток.

В атмосфере также встречаются вещества и в ионном состоянии - до нескольких десятков тысяч в 1 см³ воздуха.

Загрязнителем атмосферы может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду, или образующиеся в ней в количестве выше естественных.

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияет на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека.

Загрязнители атмосферы разделяют на механические, физические и биологические.

Механические загрязнения - пыль, зола, фосфаты, свинец, ртуть. Их источники - вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары, Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов, которое дает до 10% всех загрязнений. Большое количество загрязнений поступает в атмосферу при работе цементной промышленности, при добыче и обработке асбеста, работе металлургических заводов и др.

К физическим загрязнениям относят тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов); световые (ухудшение естественной освещенности местности под воздействием искусственных источников света); шумовые (как следствие антропогенных шумов); электромагнитные (от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышленщ установок); радиоактивные, связанные с повышением уровнем поступления радиоактивных веществ в атмосферу.

Биологические загрязнения в основном являются следствием размножения микроорганизмов и антропогенной, деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт, действия вооруженных сил).

Самыми распространенными токсичными веществам загрязняющими атмосферу, являются оксид углерода СО, диоксид серы SO₂ оксид азота N0₂, углекислый газ CO₂, углеводороды СН и пыль.

Основной загрязнитель атмосферы оксидом углерода - транспортно-дорожный комплекс. Из 35 млн тонн вредных выбросов комплекса - 89% приходится на выбросы автомобильного транспорта и дорожно-строительного комплекса. На долю автомобилей приходится 25% сжигаемого топлива, один автомобиль за время своего существования выбрасывает до 10 т СО; (всего в мире около 700 млн автомобилей). Отработанные газы содержат более 200 вредных соединений, в том числе и канцерогенных.

Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты.

Существенное значение имеет загрязнение атмосферы асфальтобетонными заводами, так как выбросы этих предприятий содержат канцерогенные вещества. Эксплуатируемые в настоящее время в России асфальтосмесительные установки разной мощности выбрасывают в атмосферу от 70 до 300 тыс. т взвешенных веществ в год. Выборочное обследование показало, что очистное оборудование ни на одной из них не работает эффективно вследствие конструктивного несовершенства, неудовлетворительного технического состояния и неполного проведения регламентного обслуживания. На подвижных дорожных объектах, обеспечивающих строительство, ремонт и содержание дорог общего пользования, ежегодно выбрасывается 450 тыс.т пыли, сажи и других вредных веществ.

Значительным поставщиком оксида углерода, пыли, сажи является металлургическая промышленность (оксида углерода около 2,2 млн тонн), энергетические комплексы (пыли около 2 млн тонн), цветная металлургия более 300 тыс тонн СО и почти столько же пыли, нефтедобывающая промышленность (600 тыс тонн СО)

Оксид углерода препятствует переносу кислорода, отчего наступает кислородное голодание организма. Продолжительное вдыхание оксида углерода может оказаться смертельным для человека.

Пыль. Загрязняющие вещества проникают в организм через органы дыхания. Суточный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6--12 м³. При нормальном дыхании с каждым вдохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 л воздуха.

Вредные воздействия разнообразных и пылевидных промышленных выбросов на человека определяются количеством загрязняющих веществ, поступающих в организм, их состоянием, составом и временем воздействия.

Наличие пыли в атмосфере, помимо вышеуказанных отрицательных последствий, уменьшает поступление к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей. Наиболее сильное влияние загрязнений на здоровье человека проявляется в период смогов. В это время ухудшается самочувствие людей, резко возрастает число легочных и сердечно-сосудистых заболеваний, возникают эпидемии гриппа.

Диоксид серы, серный ангидрид и другие серные соединения поражают дыхательные пути. Основными их поставщиками являются черная (300 тыс тонн) и цветная металлургия (более 1 млн тонн), газовая промышленность и нефтеперерабатывающая промышленность, энергетика (до 2, 4 млн тонн).

Растворение диоксида серы в атмосферной влаге приводит к кислотным дождям, которые воздействуют на леса, почвы, здоровье человека. Особенно распространены кислотные дожди в районах Южной Канады, Северной Европы, на Урале, прежде всего в районе Норильска.

Загрязнение атмосферы промышленными выбросами существенно усиливает эффект коррозии. Кислотные газы способствуют коррозии стальных конструкций и материалов. Диоксид серы, оксиды азота, гидрохлорид при соединении с водой образуют кислоты, усиливая химическую и электрохимическую коррозию, разрушают органические материалы (резину, пластмассы, красители). На стальные конструкции отрицательно действуют озон и хлор. Даже незначительное содержание нитратов в атмосфере вызывает коррозию меди и латуни.

Аналогично действуют и кислотные дожди: снижают плодородие почв, отрицательно воздействуют на флору и фауну, сокращают сроки службы- электрохимических покрытий, особенно хромоникелевы красок, снижается надежность работы машин и механизмов, под угрозой находятся более 100 тыс. используемых видов цветного стекла.

Разрушительное воздействие промышленных загрязнений зависит от вида вещества. Хлор наносит урон органам зрения и дыхания. Фториды, попадая в организм человека через пищеварительный тракт, вымывают кальций из костей и снижают содержание его в крови. Опасны для вдыхания пары или соединения тяжелых металлов. Вредны для здоровья соединения бериллия.

Опасны даже в малых концентрациях в атмосфере альдегиды. Альдегиды оказывают раздражающее воздействие на органы зрения и обоняния, являются наркотиками, разрушающими нервную систему.

Атмосферные загрязнения могут оказывать на здоровье человека малое влияние, но могут привести к полной интоксикации организма.

Одной из серьезных проблем, связанных с загрязнением атмосферы, является возможное изменение климата от воздействия антропогенных факторов, которые вызывают непосредственное воздействие на состояние атмосферы, связанное с повышением или понижением температуры и влажности воздуха.

Экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры вследствие так называемого парникового эффекта . Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием СО₂ и метана СН₄. Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повышенным содержанием СО₂, что приводит к повышению температуры, а следовательно, и к изменению климата. Анализ наблюдений за последние 100 лет свидетельствует, что самыми тяжелыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг.

В Северном полушарии поверхностная температура в настоящее время на 0,4 0С выше, чем в 1950--1980 гг. В будущем предполагается дальнейший рост температуры, например на 2--4 ⁰ С к 2050 г.

Поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового океана на 10 см.

Уже в начале XXI в. ученые прогнозируют повсеместные цунами, тайфуны, наводнения. А в XXII в. потепление составит 5...10°С и станет необратимым, возможно, вызвав последний великий потоп. Таким образом, те изменения климата, которые были малозаметны в XX в., могут стать гибельными для человечества в XXII в.

Колебания климата влияют на состояние и жизнедеятельность человека. При изменении температуры воздуха и осадков изменяются распределения водных ресурсов, условия развития человеческого организма.

К антропогенным процессам относится и разрушение озонового слоя Земли. Озоновый слой, максимум концентрации которого находится на высоте 10...25 км в тропосфере, предохраняет жизнь на Земле от смертельных ультрафиолетовых излучений. Разрушают его оксиды азота, особенно хлор-фторуглероды, которые в природных системах практически отсутствуют, но человек усиленно добавляет их в атмосферу:

- работой холодильников на фреоне и аэрозольных установках;

- выделением N0 в результате разложения минеральных удобрений;

- полетами самолетов на большой высоте и запусками ракетоносителей спутников (выброс оксидов азота и паров воды);

- ядерными взрывами (образования оксидов азота);

- процессами, способствующими проникновению в стратосферу соединений хлора антропогенного происхождения.

Изменение толщины озонового слоя всего на 1% увеличивает интенсивность ультрафиолетового излучения на 2%, а риск заболеваний раком кожи - на З...6%. Ультрафиолетовое излучение особо воздействует на фитопланктон, расположенный в поверхностном слое Мирового океана, а также на культурные растения. Масштабы уничтожения озонового слоя таковы, что над некоторыми регионами, например Австралией, Антарктидой и др., образовались озоновые дыры; тенденция к уменьшению слоя озона фиксируется для всех географических районов Земли.

Загрязнения атмосферы вредно сказываются и на растениях. Разные газы оказывают различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам неодинакова. Наиболее вредны для них сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диоксид азота, соляная кислота.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что если даже не учитывать других факторов, таких как загрязнение воды и почвы в атмосфере имеется достаточно вредных веществ, концентрацию которых необходимо контролировать.

Наибольшая загрязненность наблюдается в индустриальных регионах: около 90% выбросов вредных веществ (ВВ) приходится на 10% территории суши (Северная Америка, Европа, Восточная Азия), особенно на крупные города, где по многим ВВ превышены предельно допустимые концентрации. Примерно 20% человечества дышит воздухом, в котором концентрация ВВ превышает предельно допустимые концентрации.

Химическая нагрузка на одного жителя России за время жизни (60 лет)

Углеводороды	СО	Пестициды	Фториды	Фенол	Свинец	Ртуть	Тяж.мет
..2,8т	4.2т	140 кг	6.3кг	2.1кг	1кг	12кг	1кг

Химическая нагрузка - общее количество вредных и токсичных веществ, которые попадают в организм человека за время его жизни.

В нашей стране впервые были разработаны и внедрены с 1939 года в практику природоохранной деятельности нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе населенных пунктов, исходя из гигиенических требований. В действующие нормативы включены болеее 2500 различных веществ, которые могут содержаться в продуктах питания, воздухе почве, воде. Они периодически пересматриваются и в настоящее время мы используем санитарные нормы СН 245-71.

ПДК - это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает вредного воздействия, включая отдаленные последствия, а также не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Эта величина носит законодательный характер. В РФ ПДК соответствует самым низким значениям, которые рекомендованы ВОЗ. Устанавливаются два значения: максимальная разовая в пределах 20 - 30 минут и среднесуточная величина ПДК.

Максимальная разовая доза ПДК не должна приводить к неприятным рефлекторным реакциям человеческого организма (насморк, неприятный запах), а среднесуточная - к токсичному, канцерогенному и мутагенному воздействию.

Для регулирования выбросов ВВ в биосферу используются индивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ), которые учитывают количество источников высоту их расположения, распределение выбросов во времени и в пространстве и другие факторы (ГОСТ 17.2.3.02-78)

ПДВ - предельное количество вредного вещества, разрешаемое к выбросу от данного источника, которое не создает концентрацию около Земли , опасную для людей, животного и растительного мира

Значение ПДВ (г/с) для продуктов сгорания рассчитывается по следующей формуле

Для нагретого выброса:

ПДВ= ПДК (/A F m n.

Для холодного выброса:

ПДВ= 8ПДК .

Если несколько источников выбросов:

ПДВ= ПДК,

где V_c - суммарный объемный раствор газовой смеси

V_c =V₁+ V₂ + V_3…

V₁ - объем газа выбрасываемый каждым источником. (м³/с);

Н - высота источника выброса над поверхностью(м);

ДТ - разность температур выбрасываемого газа и воздуха (градус С)

А -коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ;

F - коэффициент скорости оседания вредных веществ в воздухе;

m,n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовой смеси из устья источника;

D - диаметр устья источника.

Методика расчета ПДВ изложена в СН 369 -74. При расчете учитываются фоновые концентрации вредных веществ в воздухе С_ф и концентрация от источников загрязнений С, сумма которых должна быть меньше или равна ПДК:

ПДК?С +С_ф

При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ с разными ПДК и разными концентрациями суммарная концентрация должна удовлетворять следующему соотношению:

В соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого промышленного предприятия устанавливается ПДВ вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы ВВ от данного источника в совокупности с другими источниками не создадут концентрацию превышающую ПДК.

Соблюдение этих требований достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или оборудования, а также рассеиванием а атмосфере. Если при этом концентрация выбросов вредных веществ в атмосфере превышает ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

2.2.1 Средства защиты атмосферы

Все известные методы и средства защиты атмосферы от химических примесей можно объединить в три группы.

В первую группу входят мероприятия, направленные на снижение мощности выбросов, т.е. уменьшение количества выбрасываемого вещества в единицу времени. Во вторую группу входят мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обработки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки. В третью группу входят мероприятия по нормированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройствах, так и в регионе в целом.

Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют:

- Замену менее экологичных видов топлива экологичными. В этом случае применяют топливо с более низким баллом загрязнения атмосферы.

- Сжигание топлива по специальной технологии. Осуществляется либо в кипящем (псевдоожиженном) слое, либо предварительной их газификацией.

- Создание замкнутых производственных циклов. Одним из перспективных способов защиты атмосферы от химических примесей является внедрение замкнутых производственных процессов, которые сводят к минимуму выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя их и потребляя, т. е. превращая их в новые продукты.

Классификация систем очистки воздуха и их параметры. По агрегатному состоянию загрязнители воздуха подразделяются на пыли, туманы и газопарообразные примеси. Промышленные выбросы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы.

Системы очистки воздуха от пыли делятся на 4 основные группы: сухие и мокрые пылеуловители, электрофильтры и фильтры. При повышенном содержании пыли используют пылеуловители и электрофильтры. Фильтры применяют для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м³.

Выбор того или иного пылеулавливающего устройства, которое представляет систему элементов, включающую пылеуловитель, разгрузочный агрегат, регулирующее оборудование и вентилятор, предопределяется дисперсным составом улавливаемой частицы промышленной пыли.

Для очистки воздуха от газообразных примесей применяются следующие методы.

Метод абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Состав абсорбента выбирается из условия растворения в нем поглощаемого газа. Например, для удаления из технологических выбросов таких газов как аммиак, хлористый водород используют в качестве поглотителя воду. Для улавливания водяных паров используют серную кислоту, а ароматических углеводородов (из коксового газа) - вязкие масла.

Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений. Реакции хемосорбции экзотермические.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых пористых материалов селективно извлекать из газовоздушной смеси отдельные ее компоненты. Широко известный пример адсорбента с ультрамикроскопической структурой - активированный уголь.

При каталитическом методе токсичные компоненты газовоздушной смеси, взаимодействуя со специальным веществом - катализатором, превращаются в безвредные вещества. В качестве катализаторов используются металлы или их соединения (платина, оксиды меди и марганца и пр.). Катализатор, выполняемый в виде шаров, колец или спиральной проволоки, играет роль ускорителя химического процесса.

Термический метод или высокотемпературное дожигание, который иногда называют термической нейтрализацией, требует поддержания высоких температур очищаемого газа и наличия достаточного количества кислорода. В термических катализаторах сжигаются такие газы, как, например, углеводороды, оксид углерода, выбросы лакокрасочного производства.

2.3 Загрязнение гидросферы

Загрязнению подвергается не только атмосфера, но и гидросфера. Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды.

Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды.

Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой - за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.

Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии и т.п.

С другой стороны, следует отметить, что простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения отходов, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.

В настоящее время водное пространство стало вместилищем разнообразных отходов. В результате сброса в реки, а затем и в океан сточных вод различных промышленных предприятий, стока их с обработанных химикатами полей и лесов и потерь жидкого топлива при перевозках танкерами постоянно возрастает загрязнение океанов и морей такими вредными для жизнедеятельности веществами, как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы и др.

Различают три группы источников загрязнения Мирового океана:

- морские - военные корабли, суда различного назначения и другие установки и устройства, эксплуатируемые в морской среде; трубопроводы и оборудование, используемые при разведке и разработке природных ресурсов морского дна и его недр;

- наземные - реки, озера и другие водные системы, куда загрязняющие вещества попадают с грунтовыми водами, а также в результате сбросов сточных и нагретых вод с различных береговых объектов, захоронений радиоактивных отходов и других особо вредных веществ;

- атмосферные - различные промышленные предприятия, транспортные средства и другие объекты, откуда могут происходить выбросы в атмосферу вредных газообразных отходов.

К числу наиболее распространенных и вредных загрязняющих веществ относится нефть, ежегодное поступление которой в моря и океаны, по данным ООН, достигает 6...7 млн т. Ожидается дальнейший рост загрязнений нефтью из-за постоянного увеличения объема ее добычи, особенно с континентального шельфа.

Одним из основных источников нефтяных загрязнений морской среды является морской транспорт, прежде всего танкерный. По известным данным, из-за аварий на танкерах в моря и океаны поступает примерно 5% всей перевозимой нефти.

Огромное количество нефти попадает в море в результате сброса с судов промывочных, балластных и трюмных вод, а также потерь при погрузке и разгрузке танкеров.

Источником нефтяных загрязнений вод являются береговая промышленность, и в первую очередь нефтеперерабатывающие заводы. Хотя сточные воды промышленных предприятий очищаются, полной очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов достичь не удается.

Наибольшую опасность по своим последствиям представляют нефтяные пленки, образующиеся на водной поверхности и уменьшающие теплопроводность и теплоемкость верхнего водного слоя.

В естественных условиях через границу раздела атмосфера - водная поверхность непрерывно происходит обмен кислородом и углекислым газом, интенсивность которого при наличии нефтяной пленки сильно уменьшается.

Нефтяные загрязнения воздействуют и на живые организмы, экранируя солнечное излучение и замедляя обновление кислорода в воде. В результате перестает размножаться планктон - основной продукт питания морских обитателей. Толстые нефтяные пленки нередко становятся причиной гибели морских птиц.

Другой острой проблемой в условиях активной антропогенной деятельности стало загрязнение океанических вод тяжелыми металлами. Группа тяжелых металлов плотностью выше 4,5 г/см³ объединяет более 30 элементов периодической системы. Эти металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание тяжелых металлов и их соединений в промышленных сточных водах довольно высокое.

В Мировой океан ежегодно поступает до 2 млн т свинца, до 20 тыс. тонн кадмия и до 10 тыс. тонн ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающие в океан ежегодно, переносится через атмосферу. Попав в морскую воду, тяжелые металлы концентрируются главным образом в поверхностной пленке, в придонном осадке и в биоте, тогда как в самой воде они остаются лишь в сравнительно небольших концентрациях.

Не менее важной является проблема загрязнения, истощения и использования материковых вод. В общем плане материковые воды обычно подразделяют на поверхностные, почвенные, подземные.

Однако наиболее ощутимый удар по пресной воде нанесли современные технологии, так как под их воздействием растет загрязнение рек и озер промышленными и бытовыми отходами, токсичными веществами. Только промышленность ежегодно сбрасывает в реки более 160 км³ промышленных стоков - неочищенных или недостаточно очищенных. Они загрязняют свыше 4 тыс. км³ речных вод, т.е. около 10% общего речного стока. В промышленно развитых странах эта цифра достигает 30% и более. В итоге большинство рек Европы, Северной Америки и других континентов в своих руслах несут уже не пресную воду, пригодную для водоснабжения населения, а разбавленные сточные воды городов, промышленных предприятий, животноводческих ферм и т.д., в реках вместо чистой воды сложные растворы и взвеси вредных химических веществ и бактерий.

По данным Всемирной организации здравоохранения, до 80% всех заболеваний, связанных с качеством среды обитания, - результат употребления населением грязной воды. Почти 2,5 млрд. жителей планеты страдает дизентерией, гепатитом, диареей и другими заболеваниями, связанными с загрязнением воды.

Использование пресных вод. В зависимости от того, каким образом используют водные ресурсы, все хозяйствующие субъекты подразделяют на две категории:

Водопользователи - это отрасли, которые используют водоемы для различных целей, но безвозвратный водозабор не ведут. К ним относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, местные органы, использующие воду для целей и нужд населения, т.е. службы хозяйственно-питьевого потребления.

Водопотребители - это отрасли, которые берут воду из водоемов, причем часть ее используется безвозвратно. Крупнейшими водопотребителями являются теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство, а из промышленности - химическая и металлургическая.

Современный город с населением 1 млн человек потребляет в сутки 300 тыс.м³ воды, из которых 75...80% превращаются в сточные воды.

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды - это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, что позволяет в 10...50 раз уменьшить

потребление природной воды.

Основные пути решения проблемы обеспечения чистой водой:

- очистка сточной воды от загрязнений;

- очистка пресной воды, поступающей к потребителю;

- обеспечение режима и регулирование качества воды в водных объектах

2.3.1 Методы и средства защиты водных объектов от загрязнения сточными водами

В общем виде водоотведение сточных вод проводится по следующей схеме: сточные воды поступают в канализационную сеть -систему трубопроводов, каналов или лотков и сооружений для сбора и отведения сточных вод, откуда направляются непосредственно в водный объект или на станцию очистки сточных вод, а после нее - в водный объект. Станции очистки сточных вод, как правило, в виде комплекса зданий, сооружений и устройств для очистки сточных вод и обработки осадка, могут быть централизованными и локальными.

Городская канализация имеет несколько видов. Если бытовые воды отводятся отдельно от других типов сточных вод (производственных и ливневых), то такая система канализации называется полностью раздельной. Если в единую канализационную сеть поступают бытовые, производственные и ливневые сточные воды, то такая система канализации называется смешанной. Систему канализации целесообразно выбирать с учетом санитарных и экономических факторов.

Однако часто приходится иметь дело с системами канализации, сложившимися на протяжении длительного времени, при различной численности населения, изменяющейся структуре и удельном объеме промышленных объектов. Исправление и переделка уже существующих канализационных систем является очень сложным и дорогостоящим делом.

Выделяют два основных пути очистки сточных вод: разбавление сточных вод и очистка их от загрязнений.

Разбавление представляет собой частичную меру, которая не ликвидирует воздействия сточных вод, а лишь ослабляет его на локальном участке водоема.

Основной путь - очистка сточных вод от загрязнений. Методы очистки производственных и бытовых вод можно подразделить на следующие группы: механические, физико-химические, химические, биологические, термические

Механические: Отстаивание. Процеживание. Фильтрование. Центрифугирование.

Физико-химические: Коагуляция. Флотация. Ионный обмен. Экстракция. Сорбция. Дистилляция. Дезодорация. Обратный осмос и др.

Химические: Нейтрализация. Аэрация. Барбатирование. Озонирование. Хлорирование.

Биологические: Биологическое разложение. Биохимическое окисление

Обеспечение качества питьевой воды. На обеспечение высокого качества питьевой воды во многих странах тратятся очень большие суммы. По некоторым данным, в США 48% всех расходов на охрану окружающей среды направлены на обеспечение качества воды (на охрану воздуха тратится до 35%, на ликвидацию твердых отходов - 15%, и эта сумма ежегодно достигает до 100 млрд. долл.

Снабжение населения водой осуществляется по схеме, показанной на рис. 2.2.. Основным элементом водоснабжения является очистка воды.

Вредные примеси, которые встречаются в воде, обычно подразделяют на три категории.

К первой относят неорганические химические вещества, в первую очередь такие, как арсенатионы, нитрат-ионы, ионы фтора (в избыточных концентрациях), а также другие вещества, способные неблагоприятно влиять на здоровье человека (например, тяжелые металлы).

Ко второй относят органические химические соединения, которые могут присутствовать в воде в растворенном виде и обладать канцерогенными свойствами (например, пестициды). К третьей относят микроорганизмы, вызывающие различные заболевания, такие как тиф, холера, полиомиелит и др.



Рис.2.1 Схема снабжения населения питьевой водой

Основные элементы очистки воды:

- введение сульфата меди и последующая аэрация для удаления неприятных вкуса и запаха;

- первое хлорирование для удаления болезнетворных микроорганизмов

- коагуляция и осаждение загрязнений из воды;

- фильтрование для удаления болезнетворных микроорганизмов;

- заключительное хлорирование для завершения уничтожения микроорганизмов.

Вместе с тем, придя к потребителю, водопроводная вода теряет свое качество из-за коррозии металлических труб, а также из-за застоя в водопроводной сети. Поэтому во многих странах широко применяют доочистку воды с помощью бытовых фильтров коллективного или индивидуального пользования. Так, в США ими пользуются более четверти населения, в Израиле - более 40%. .

В заключение следует отметить, что дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой, что заставляет ученых мира искать эффективные меры ее решения. В настоящее время выявилось три направления в решении этой проблемы:

- вовлечение в водооборот новых источников пресных вод;

- экономическое улучшение состояния водных объектов;

- изоляция антропогенного водного цикла от природного.

В ряде стран мира берется курс на использование основных источников пресной воды, снежно-ледового покрова и айсбергов.

Для стабилизации и последующего улучшения экологической обстановки необходимо сократить удельное водопотребление во всех отраслях народного хозяйства, резко уменьшить поступление загрязняющих веществ в природную среду и ввести строгую регламентацию применения средств химизации в сельском хозяйстве.

2.4 Загрязнение почвы. Контроль загрязнения почвы. Переработка твердых отходов

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Это основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты.

Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн кв. км (86,5% площади суши). Пашня и многолетние насаждения в составе с/х угодий занимают 15 млн кв.км. (10% суши), луга и пастбища 37,4 млн.кв.км (25% суши). Общая пахотно пригодность оценивается по разному от 25 до 32 млн.кв.км.

В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы, простейшие одноклеточные, черви и членистоногие.

В результате воздействия естественных и антропогенных причин происходит деградация почвенного покрова, т. е. постепенное ухудшение свойств почв, вызываемое изменением условий почвообразования в результате естественных причин (например, наступления лесов или сухой степи на черноземы или из-за опустынивания).

В результате хозяйственной деятельности человека (неправильная агротехника, загрязнение и т.п.) происходит уменьшение содержания гумуса разрушение почвенной структуры и снижение плодородия.

Именно почва в наибольшей степени подвергается загрязнению, что вызывает нарушение физических, химических и биологических процессов, протекающих в ней. Загрязнение почвы непосредственно связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими веществами являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды.

Загрязнения меняют ход почвообразовательного процесса, резко снижают урожаи, накапливаются в растениях (например, тяжелые металлы), из которых прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека. Кроме того, загрязнения приводят к ослаблению самоочищения почв от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что создает опасность массовых заболеваний. Так, в незагрязненных почвах возбудители дизентерии, тифа и паратифа сохраняются в течение 2...3 суток, а при ослабленном загрязнителями самоочищении почв возбудители дизентерии сохраняются несколько месяцев, тифа и паратифа -до полутора лет.

Наиболее опасными загрязнителями почвы являются пестициды, которые при внесении в почву или при обработке растений разлагаются очень медленно и наиболее интенсивно накапливаются в овощах, затем в растительных маслах, фруктах и ягодах. Они отрицательно влияют на экосистемы любого уровня и на здоровье человека. Поэтому их следует использовать строго по назначению в минимально необходимом количестве и лишь там, где химические средства защиты нельзя пока заменить биологическими.

Удобрение - вещество (или агент), создающее при внесении в почву условия для ускоренного роста и развития растений и микроорганизмов. Однако, низкая культура земледелия, а также внесение удобрений в почву с помощью устаревшей техники предопределяют, что только 10...15% их достигает растений, а остальные загрязняют окружающую среду.

Так, например, увеличение количества вносимых азотных удобрений приводит к проблеме нитратов (соли азотной кислоты НМОз) и нитритов (соли азотистой кислоты НМО, поскольку они не только отрицательно воздействуют на организм людей, но и приводят к заболеваниям и даже гибели сельскохозяйственных животных.

В отличие от развитых стран, в России применяют удобрения, содержащие, помимо питательных для растений веществ, большое количество балластных и довольно часто токсичных примесей. Так, установлено, что содержание стронция в некоторых удобрениях в 100 раз превышает значения, регламентированные, например, американскими стандартами.

Еще одним опасным загрязнителем являются тяжелые металлы (плотностью более 4,5 г/см³), которые при повышенной концентрации становятся опасными для человека (мышьяк, кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, сурьма, ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций).

Контроль загрязнения почвы. Установление ПДК загрязняющих веществ в почве находится в первоначальной стадии . Поэтому в настоящее время установлены ПДК только для 30 вредных веществ, преимущественно ядохимикатов, таких как хлорофос 0,5 мг/кг, карбофос 2,0 мг/кг, протометрин 0,5 мг/кг и т.д.

Загрязнение почвы в условиях городов связано в первую очередь с образованием промышленных и бытовых отходов. В связи с этим санитарный контроль загрязнения почв осуществляется преимущественно органами санитарно эпидемиологической службы. Эта служба проводит:

- предупредительный надзор за проектированием и строительством сооружений по очистке и обезвреживанию промышленных и бытовых отходов;

- текущий надзор за своевременным сбором и удалением промышленных и бытовых отходов, а также вторичного сырья.

Кроме указанных функций, под контролем санитарной службы находится не только сбор, но и транспортирование отходов, согласование мест их захоронения, переработки.

Основными направлениями оперирования промышленными твердыми отходами являются:

1. захоронения на полигонах и свалках;

2. переработка конкретных твердых отходов по заводской технологии;

3. совместное сжигание отходов химических производств с городским мусором;

4. пиролиз и раздельное сжигание в специальных печах;

5. использование отходов химических производств как готового материала для других технологических процессов.

Захоронение твердых отходов производств на полигонах и свалках, которое пока наиболее широко распространено у нас, можно рассматривать лишь как временную меру их утилизации, так как большая часть этих отходов подвергается разложению чрезвычайно медленно. Кроме того, при этом методе из сферы возможного полезного использования изымаются тысячи тонн ценного вторичного сырья. Особо вредные промышленные отходы принимают на полигон в герметически упакованных металлических контейнерах и захоранивают в глубоких котлованах.

Переработка твердых отходов производств по заводской технологии -наиболее оптимальный метод их использования. Общая схема процесса и применяемого при этом оборудования может быть представлена следующим образом.

Первая стадия обычно включает сортировку отходов, отделение посторонних включений, таких как ветошь, остатки бумажной и деревянной тары, металлических предметов и т.д.

Вторая стадия - измельчение - одна из наиболее ответственных в процессе. В результате одно- или двухстадийного измельчения материал приобретает размеры, достаточные для того, чтобы можно было осуществлять его дальнейшую переработку.

На третьей стадии дробленый материал подвергают отмывке от загрязнений, а также еще раз отделяют от посторонних примесей.

Четвертая и пятая стадии состоят в том, что высушенные дробленые отходы смешивают при необходимости со стабилизаторами, наполнителями и другими ингредиентами и гранулируют.

Характер шестой стадии полностью обусловлен тем, какого рода отходы проходили предварительную обработку. Часто гранулят используют в качестве наполнителя при производстве строительных материалов или в дорожном строительстве; в ряде случаев такой гранулят можно смешивать с товарным продуктом или перерабатывать его в изделия.

Следует отметить, что для планирования строительства мусороперерабатывающих заводов очень важна динамика изменения состава ТБО. Так, по мере роста содержания бумаги ТБО становится легче сжигать. А снижение доли пищевых отходов в ТБО до менее 20% делает невозможным приготовление из них компоста.

В настоящее время наиболее распространенный способ термического обезвреживания твердых отходов - сжигание. Кроме того, вплоть до сегодняшнего дня универсальным способом избавления от твердых промышленных отходов является их складирование на морском дне. Сбросы отходов в море производят с помощью трубопроводов (в виде пульпы), судов, барж, контейнеров, часто в непосредственной близости от берега, на мелководье, что наносит огромный ущерб биоресурсам моря.