Инженерная охрана окружающей природной среды

4. Сооружения на промышленных  предприятиях сверхвысоких труб (300 м и более), с помощью которых  проектировщики и строители стали  увеличивать ареал рассеивания  аэрозолей, что снижает их концентрацию  у источника загрязнений. Но к сожалению, это нисколько не уменьшает их поступления в атмосферу вообще.

5. Гидротермические и турбулентные  условия нейтрализации (путем  обычных окислительных или восстановительных  реакций) и рассеяния вредных  выбросов. Известно, что при слабой  турбулентности воздуха над городами  возникает смог.

И наконец, третья группа мероприятий  предполагает предотвращение загрязнение  атмосферы путем рационального, дисперсного размещения “грязных”  предприятий - источников вредных выбросов с учетом природной обстановки и  потенциальной возможности загрязнения  воздуха.

Для осуществления мероприятий  по защите атмосферы важен строгий  контроль за состоянием воздушной среды, а также экономическое и правовое стимулирование мер по борьбе с ее загрязнением.

Одной из важнейших составных частей природоохранительного законодательства является система экологических  стандартов. Ее своевременная научно обоснованная разработка является необходимым  условием практической реализации принимаемых  законов, так как именно на эти  стандарты должны ориентироваться  предприятия-загрязнители в своей природоохранной деятельности. Несоблюдение стандартов влечет за собой юридическую ответственность. За последние 20 лет воздух США стал намного чище благодаря введению правительственных стандартов и усилиям промышленности подчиняться им.

Также одной из мер по борьбе с  загрязнением являются природоохранительные законодательства. Необходимо отметить, что природоохранительное законодательство, хотя и является довольно обширным и разносторонним, на практике действует  еще недостаточно эффективно. Причин этому много, но одной из важнейших  является несоответствие тяжести наказания  тяжести преступления, в частности  низкие ставки взимаемых штрафов. Уголовная  ответственность и возмещение нанесенного  ущерба применяются значительно  реже, чем надо бы.

Какими бы совершенными ни были инженерные методы охраны природы и природоохранительное законодательство, предприятия не станут использовать их в своей деятельности, если им не будет это выгодно. К сожалению, сама по себе природоохранная деятельность прибыли предприятиям не приносит, за исключением случаев, связанных с полезным использованием, то есть утилизацией отходов, уловленных в процессе очистки сточных вод и отходящих газов. Большинство этих веществ являются ценным сырьем (сера, пыль цветных металлов и т.п.) и могут быть использованы в производстве продукции, способствуя тем самым получению дополнительной прибыли. В России, к большому сожалению, таких предприятий совсем мало.  Наконец, большое значение имеет экологическая культура населения.

Гидросфера  – водная среда, которая включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены  в Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет361 млн. кв. км. Она  примерно в 2,4 раза больше площади суши – территории, занимающей 149 млн. кв. км. Если распределить воду ровным слоем, то она покроет Землю толщиной 3000 м. Если земной шар уподобить яйцу, то земная кора – это скорлупа, а  гидросфера – тончайшая, меньше микрона, пленка на ее поверхности. Если же нашу планету уподобить головке ребенка, то вся гидросфера будет равняться  двум слезинкам на его ресницах.

Загрязнение гидросферы.

1. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.
2. Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.
3. Загрязнение ионами тяжелых металлов нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека.
4. Радиоактивное загрязнение связано со сбросом в водоемы радиоактивных отходов.
5. Тепловое загрязнение вызывает сброс в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС, что приводит к массовому развитию сине-зеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов.
6. Механическое загрязнение повышает содержание механических примесей.

    Мировое хозяйство  сбрасывает в год 1500 куб. км сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток ( 37,5-45 тыс. куб. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

   Загрязнение гидросферы  водным транспортом происходит  по двум каналам. Во-первых, морские  и речные суда загрязняют ее  отходами, получаемыми в результате  эксплуатационной деятельности, и,  во-вторых, выбросами в случае  аварий токсичных грузов, большей  частью нефти и нефтепродуктов. Нефть и нефтепродукты являются  главными загрязнителями водного бассейна. На танкерах, перевозящих нефть и ее производные, перед каждой очередной загрузкой, как правило, промываются емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная вода, а с ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. Кроме того, после доставки нефтегрузов в порты назначения танкеры чаще всего направляются к пункту новой погрузки порожними. В этом случае для обеспечения надлежащей осадки и безопасности плавания танки судна наполняются балластной водой. Эта вода загрязняется нефтяными остатками, а перед погрузкой нефти и нефтепродуктов выливается в море. Из общего грузооборота мирового морского флота в настоящее время 49% падает на нефть и ее производные. Ежегодно около 6000 танкеров международных флотилий транспортируют 3 млрд. т нефти. По мере роста перевозок нефтегрузов все большее количество нефти стало попадать в океан при авариях.

Огромный ущерб океану нанесло крушение американского  супертанкера «Торри Каньон» у юго-западного побережья Англии в марте 1967 года: 120 тысяч тонн нефти вылилось на воду и было подожжено зажигательными бомбами с самолетов. Нефть горела несколько дней. Были загрязнены пляжи и побережья Англии и Франции. За десятилетие после катастрофы танкера «Торри Канон» в морях и океанах погибло более 750 крупных танкеров. Большинство этих крушений сопровождалось массовыми выбросами нефти и нефтепродуктов в море.

Для предотвращения подобных катастроф разрабатываются двухкорпусные  танкеры. При аварии, если будет поврежден  один корпус, второй предотвратит попадание  нефти в море.

     Происходит  загрязнение океана и другими  видами отходов промышленности. Во все моря мира сброшено  примерно 20 млрд. т мусора. Подсчитано, что на 1 кв. км океана приходится  в среднем 17 т отбросов.

    В результате  добычи нефти из трубопроводов,  связывающих нефтяные платформы  с материком, каждый год в  море вытекало около 30000 т нефтепродуктов. Последствия этого загрязнения  нетрудно видеть. Целый ряд видов,  которые некогда обитали в  Северном море, в том числе  лосось, осетр, устрицы, скаты  и пикша, просто-напросто исчезли.  Гибнут тюлени, другие обитатели  этого моря нередко страдают  от инфекционных заболеваний  кожи, имеют деформированный скелет  и злокачественные опухоли. Гибнет птица, питающаяся рыбой или отравившаяся морской водой. Наблюдалось цветение ядовитых водорослей, которое привело к уменьшению рыбных запасов.

    Средиземному  морю грозит участь превратиться  в мусорную свалку, сточную яму  трех континентов. Ежегодно в  море попадает 60 тыс. т моющих  веществ, 24 тыс. т хрома, тысячи  тонн нитратов, применяемых в  сельском хозяйстве. К тому  же 85% вод, сбрасываемых из 120 крупных  приморских городов, не очищаются,  а самоочищение (полное обновление  вод) Средиземного моря осуществляется  через Гибралтарский пролив за 80 лет.

    Серьезную экологическую  угрозу для жизни в Мировом  океане и, следовательно, для  человека представляет захоронение  на морском дне радиоактивных  отходов (РАО) и сброс в море  жидких радиоактивных отходов  (ЖРО). Западные страны (США, Великобритания, Франция, Германия, Италия и др.) СССР с 1946 года начали активно  использовать океанские глубины  для того, чтобы избавляться от  РАО.

В 1972 году была подписана  Лондонская конвенция, запрещающая  сброс на дно морей и океанов  радиоактивных и ядовитых химических отходов. К той конвенции присоединилась и наша страна. Военные корабли, в  соответствии с международным правом, в разрешении на сброс не нуждаются. В 1993 году запрещен сброс ЖРО в  море.

    Загрязнение рек  и озер. Большое количество сточных  вод, нефтепродуктов и даже  жидкие радиоактивные отходы  поступают в реки и озера  различных регионов мира.

Особую угрозу представляют пестициды. Попав в озера, они  быстро рассеиваются и практически  не угрожают 35 млн. американцев и  канадцев, пользующихся озерной питьевой водой. Но, двигаясь по пищевой цепочке, ядохимикаты достигают высокой  степени концентрации. По мнению некоторых  ученых, в 1991 году она была такова, что  обед из озерной форели содержал в  себе больше ядовитых веществ, чем вся  вода, которую человек выпивает за свою жизнь и в которой обитала  эта форель.

Больше половины забираемой воды возвращается в реки без очистки. Вода не успевает самоочищаться. Для  того, чтобы вылечить реку после такой агрессии, необходимо разбавлять загрязненную воду чистой как минимум в соотношении 1:30. Этого не происходит.

    С конца 50-х  годов идет борьба за спасение  крупнейшего в мире пресноводного  водохранилища – озера Байкал, признанного ЮНЕСКО достоянием  человечества. Целлюлозно-бумажный  комбинат на его берегу использует  воду Байкала для производственного процесса и недостаточно очищенные воды сбрасывает в озеро. В 1992 году было сброшено 169 млн. куб. м неочищенных вод.

    Большую угрозу  представляют жидкие радиоактивные  отходы производства ядерного  топлива и оружейного плутония.

    Методы очистки сточных вод. Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические.

Механический метод очистки  состоит в том, что из сточных  вод путем отстаивания и фильтрации удаляются имеющиеся примеси. Механическая очистка позволяет выделить из бытовых  сточных вод до 60-75% нерастворимых  примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых (как ценные материалы) используются в производстве.

Химический метод заключается  в том, что в сточные воды добавляют  различные химические реагенты, которые  вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых  осадков. Химической очисткой достигается  уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются  тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества. Из физико-химических методов чаще всего применяются коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д., а также электролиз. Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при протекании электрического тока. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной промышленности.

Сточные воды очищают также  с помощью ультразвука, озона, ионно- обменных смол и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Среди методов очистки  сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей  биохимического самоочищения рек и других водоемов. Используются различные типы биологических устройств: биофильтры, биологические пруды и др. В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления.

С целью уменьшения загрязнения  гидросферы желательно вторичное использование  в замкнутых ресурсосберегающих, безотходных процессах в промышленности, капельное орошение в сельском хозяйстве, экономное использование воды в  производстве и в быту.

 Загрязнение подземных вод. Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека. Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации,  отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, не канализированных населенных пунктов.