Инженерная охрана окружающей природной среды

Содержание.

Введение.

В прошлом человек брал у природы  ресурсы и не задумывался об их количестве и восстановлении. Природные  ресурсы были велики, а их потребляли мало. Так, на месте срубленных, медленно, но все же в большинстве случаев восстанавливались леса; рыбные стада путем размножения компенсировали ущерб, нанесенный небольшими уловами; грязные воды разбавлялись чистыми водами рек, озер и морей. В целом природа успевала ликвидировать ущерб, наносимый деятельностью человека. Теперь в век научно-технической революции, кода человек вооружен совершенной техникой, обладающей огромной силой, когда число людей на Земле неуклонно растет, производственная деятельность человека подрывает жизненные основы собственного существования, разрушает природу, загрязняет окружающую среду, нарушает сложившееся равновесие в природе. Темпы этого разрушения так высоки, что сама природа теперь не в состоянии ликвидировать нанесенный ущерб и сама восстанавливаться. Статистика утверждает, что мощности мировой индустрии удваиваются через каждые 14-15 лет. Следовательно, от того, научится ли человечество разумно использовать природные ресурсы и охранять окружающую среду, зависит, сохранится или нарушится подвижное равновесие в природе, которое складывалось и формировалось в течение миллиардов лет. Ясно одно, что кончилась многовековая эпоха бесконтрольного и безрассудного управления природой. Жизненное пространство человека ограничено, и колоссальные, казалось бы, природные ресурсы не бесконечны.

В современных условиях серьезной  проблемой стали вопросы состояния  атмосферы, гидросферы и литосферы. В ряде районов, особенно в крупных промышленных центрах, загрязнение приняло угрожающие размеры для здоровья людей.

Загрязнение атмосферы

Привнесение в атмосферу или  образование в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное  как природными, так и антропогенными факторами образует загрязнение  атмосферы. Естественными источниками  загрязнения атмосферы служат вулканизм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание и т.д. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным  экосистемам, за исключением некоторых  катастрофических природных явлений. Например, извержение вулкана Кракатау, когда в атмосферу было выброшено 18 куб.км. тонко измельченного пеплового  материала; извержение вулкана Катмай (Аляска), выбросившего 20 куб.км рыхлых продуктов. Пепел этих извержений распространился на большую часть поверхности Земли и вызвал уменьшение притока солнечной радиации на 10-20%, что вызвало в северном полушарии понижение среднегодовой температуры воздуха на 0.5 С.

Однако в последние десятилетия  антропогенные факторы загрязнения  атмосферы стали превышать по масштабам естественные, приобретая глобальный характер. Они могут оказывать различные воздействия на атмосферу: непосредственное - на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.); воздействие на физико-химические свойства атмосферы (изменение состава, увеличение концентрации углекислого газа, аэрозолей, фреонов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо, системы “океан-атмосфера” и др.).

К основным источникам загрязнения относятся: промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика, сельское хозяйство и др. Среди отраслей промышленности особенно токсичные выбросы в атмосферу дают предприятия цветной металлургии, химической, нефтехимической, черной металлургии, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности и т.д. По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90% общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ. Углекислый газ - 55%, метан - 12%(с учетом непрямых последствий его вклад составляет 17%), фреон-11 - 5%, фреон-12 - 11% и закись азота - 5%. Значительную долю загрязнения атмосферного воздуха, особенно в городах и поселках городского типа, вносит автотранспорт. В крупных городах значительную долю выбросов в атмосферу дает именно автотранспорт. Так, в атмосферный воздух мегаполиса ежегодно поступает 1290 тыс. тонн загрязняющих веществ, из них более 70% приходится на автотранспорт. В последние годы  предпринимаются меры по оздоровлению возникшей ситуации: установка на предприятиях пылеулавливающих и газоочистных сооружений, вывод за городскую черту промышленных объектов, увеличение площади зеленых насаждений и т.д.

“Если вы живете в развитой стране, то с вероятностью 2:3 вы дышите воздухом, который не соответствует стандартам”  Gregg Easterbrook.Cleaning Up // Newsweek. 2006July.p.27-42. Перевод с английскогоАнтонов В.А.. Насколько плох этот воздух? Потенциально достаточно плох, чтобы разрушить экосистему и сделать Землю необитаемой.

Вероятно, наиболее заметная в повседневной жизни форма загрязнения воздуха  − это смог, который образуется при воздействии солнечных лучей на углеводороды (газы, которые выделяются при сжигании ископаемого топлива).

Другой долгосрочной угрозой, причем с неизвестными масштабами воздействия, является истончение защитного озонового  слоя стратосферы вокруг Земли, особенно четко проявившееся над Антарктидой (так называемая “озоновая дыра”). Этот слой, отличающийся повышенным содержанием озона, защищает от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца. Ученые боятся, что при дальнейшем разрушении озонового слоя усилится активное воздействие солнечных лучей на земную поверхность, увеличивая вероятность возникновения смертельных форм рака кожи.“Разрушение озонового слоя вызывается хлорфторуглеводородами − веществами, которые используются в качестве промышленных очистителей, охладителей в холодильных установках и в качестве ингредиентов при производстве продуктов в пенящих и спреевых упаковках” Иванько П.И.Экологическая безопасность.М.:Аспект пресс,2005.23 с.. Международная конференция в Вене призвала страны резко снизить их производство.

Загрязнение воздуха, представляющее более явную и скорую угрозу здоровью людей, связано с попаданием в  атмосферу токсинов, которые вырабатываются в некоторых производственных процессах. Крупные западные корпорации ежегодно выбрасывают в воздух до 1.3 млрд.кг химических отходов, и, вероятно, маленькие компании тоже вносят в это свою лепту.

Загрязнение атмосферы  в Российской Федерации

Экологические проблемы российского  общества обострились в последнее  время настолько, что без их учета  нельзя решать политические и экономические  задачи, составить представление  о перспективах социального развития. Уровень экологической безопасности, по мнению экспертов, крайне низок: 94% опрошенных экспертов оценили экологическую  ситуацию в стране как неблагополучную.

Анализ статистических данных о  количестве выбросов вредных веществ  в атмосферу за 2000-05: в целом  по Российской Федерации за этот период произошло значительное снижение выбросов на 6525 тыс.тонн или 19% . Так, “ в 2002 г. по сравнению с 2001 г. выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников снизились менее чем на 17%. И это при падении уровня производства почти во всех отраслях на 35-30%” Рубин Л.Н.Особо охраняемые природные территории.М.:Мысль,2005.67 с..

“Лидерами” по выбросам вредных  веществ в атмосферу на протяжении 3 лет остаются Красноярский край, Тюменская, Свердловская, Челябинская, Кемеровская  области и эти области только по данному показателю уже следует  отнести к зоне экологической  катастрофы. Разница в величине показателя выброса вредных веществ в  атмосферу между Красноярским краем  и Самарской областью составляет 4.5 раз, а с Калмыкией(имеющую наименьшую степень загрязнения воздуха) - 636 раз. Как видно из этих соотношений, наиболее загрязненными районами остаются хозяйственные центры РФ и, к сожалению, наиболее заселенные. Например, в результате деятельности промышленных предприятий Череповецк доведен до грани экологической катастрофы. И главная роль здесь принадлежит АО “Северсталь”; доля комбината в выбросах в атмосферу ежегодно составил 95% от общегородских. И флора и фауна Череповецкого региона вырождается и гибнет: санэпиднадзор запрещает сбор ягод и грибов ближе чем на 40км. от города, а малые реки превращены в сточные канавы. Все это из-за одного комбината, а сколько таких комбинатов по всей России? Если каждый также не будет думать о экологической чистоте завода и только гоняться за высокой прибылью, экономя на более безвредные аппараты, чистое сырье и безопасность завода, то Россия превратится в своеобразную “газовую камеру” мира.

Группа территорий с высокой  степенью загрязненности за этот период, как в составе, так и числе  изменилась незначительно: она сократилась  лишь на 3 области. Первые места удерживают Мурманская, Липецкая, Тульская области. Эти две группы составляют 40% территории РФ. Степень загрязненности воздуха  в городах этих областей в несколько  раз превышает предельно допустимые концентрации различных примесей. Что  касается Якутска, то по мнению руководителя группы центра мониторинга загрязнения окружающей среды Якутского управления гидрометеостанции Людмилы Юшковой, он загрязнен взвешенными веществами (пыль), оксидом углерода, диоксидом азота и, что особенно тревожит, бензапиреном. В зимний период сильно страдают северная часть Якутска, где сосредоточены промышленные объекты. Наибольшее загрязнение пылью и оксидом углерода отмечается в центре города за счет большого скопления здесь автотранспорта. Концентрация тяжелых металлов в воздухе все же ниже нормы и ниже средних значений по городам РФ.

В настоящее время 2/3 населения  России продолжают жить в условиях опасного загрязнения воздуха. Это несомненно сказывается на их здоровье, так как различные химические элементы наиболее интенсивно поглощаются организмом именно при дыхании. Но особенно вредно воздействие изменений окружающей среды оказывается на качестве генофонда. Загрязнение окружающей среды ведет к развитию мутагенеза и канцерогенеза. За 2006 год 250 тыс.детей родились с уродствами, 25% беременностей не донашиваются, 30 тыс.детей оказываются мертворожденными, 10 млн.населения в детородном возрасте не имеют детей, 10% браков оказываются бесплодными, у 10% детей имеются генетические дефекты. 

Меры по охране атмосферы

Мероприятия по охране атмосферы подразделяются на три больших группы. К первой группе относятся мероприятия по снижению валового количества загрязнителей, поступающих в атмосферу. Это  улучшение качества топлива, в частности  снижение содержания серы в жидком топливе, обогащение твердого топлива  для его более полного сгорания, использование присадок к топливу, действующих как катализаторы и  обеспечивающих его более быстрое  сгорание. В эту же группу мероприятий  входит совершенствование технологических  процессов, включая разработку замкнутых  циклов, без выделения вредных  веществ в атмосферу. В качестве присадок к топливу используется нагнетание газообразного аммиака  для борьбы с выбросами копоти и серы, впрыскивания непосредственно  в камеру сгорания или в дымоход  магнезии и растворов доломита.

К мерам борьбы с загрязнением воздуха  выхлопными газами автомобилей относятся  улучшение карбюрации, электронная  схема зажигания, использование  роторных двигателей, дожигание несгоревшего топлива, перевод автотранспорта на сжиженный газ, спирт или водород, использование автомобилей с  электрическими, электротермическими  или паровыми двигателями и, наконец, замена одних транспортных средств другими того же типа или более совершенных. К счастью, данные меры по экологизации транспорта проводятся с большим масштабом, особенно крупными конкурирующими автомобильными компаниями (Тойота и Форд).

Вторая группа включает мероприятия  по защите атмосферы путем рассеивания, обработки и нейтрализации вредных  выбросов. Среди них основными являются следующие:

1. Очистные сооружения (фильтры, пылеулавливатели). Так, например, “в ФРГ 70-х гг с введением электрофильтров, количество загрязненных частиц уменьшилось до 150 млгр. в кубометре. Прекратились и кислотные дожди; сернистый газ теперь практически не выбрасывается в атмосферу “ Карин П.Р. Экологический бумеранг / Наука и жизнь. 2006.№5. С.34..

2. Бактериальное разложение загрязнителей.  Эту способность бактерий используют  при создании биологических очистных  сооружений, при производстве дрожжей  и фуражного белка (на парафинах). Однако существуют бактерии, которые  окисляют углекислый газ, а  другие переводят окислы металлов  в органоминеральные соединения.

3. Растительное поглощение загрязнителей,  отбор культивирования активных  видов растений на поглощение  вредных аэрозолей, растворов,  паров и газов. Для нормальной  жизни в современных городах  на каждого жителя надо иметь  25 кв.км зеленых насаждений.