Основные направления инженерной защиты окружающей среды

          Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов [ 15 ].

           По источнику загрязнений сточные  воды разделяют на промышленные, сельскохозяйственные, бытовые и атмосферные. Промышленные сточные воды являются следствием производства различных отраслей народного хозяйства, среди которых наиболее крупные потребители воды – это черная и цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

          Сельскохозяйственные загрязнения водоемов обусловлены использованием ядохимикатов для подавления вредителей и болезней растений, сорняков. Эти химикаты смываются с больших территорий и неизбежно оказываются в водоемах. Кроме того, большие массы загрязнений поступают в водные объекты от животноводства.

           Бытовые сточные воды связаны  с жизнедеятельностью городов  и населенных пунктов. Это в основном бытовые стоки, содержащие фекалии, микроорганизмы, в том числе патогенные.

           Атмосферные воды содержат загрязнители  промышленного происхождения, попадающие в воздух, а затем захватываемые конденсирующейся атмосферной влагой, а также поступающие с испарением из стоков воды, омывающей городские улицы, территории промышленных предприятий.

  Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы: механическое, химическое, бактериальное, радиоактивное, тепловое.

           К основным источникам загрязнения природных вод относятся сточные воды промышленных и коммунальных предприятий. Среди первых – это отходы производства при разработке рудных и других ископаемых, отходы древесины при обработке и заготовке лесных материалов, первичная обработка льна и других культур, сбросы водного и железнодорожного транспорта.

          Еще одним крупным загрязнителем водоисточников с применением поверхностно-активными веществами (ПАВ) стала нефтедобывающая промышленность, широко использующая в своих технологических процессах эти синтетические вещества. Так, ПАВ нужны для улучшения технологии бурения нефтяных и газовых скважин, для борьбы с отложениями парафина, коррозией оборудования.

          Особое место среди объектов, загрязняющих гидросферу, занимает химическая промышленность со всеми примыкающими к ней отраслями в промышленно развитых странах. Быстрое развитие химической промышленности отражает зримые, общемировые проблемы ее развития. Среди стран мира, располагающих мощной химической промышленностью, в первом ряду находятся США, Россия, Великобритания, Германия, Франция, Япония, США.

          Сложные проблемы защиты естественных водоемов от загрязнения связаны с промышленными стоками нефтехимических и химических предприятий. Особенно опасные для водоемов фенолы все чаще появляются в стоках предприятий этих отраслей. Попадая в водоем, фенол покрывает поверхность воды флюоресцирующей пленкой, нарушая естественные биологические процессы и равновесие экосистем. Автомобильный бензин и соляровое масло даже в малых концентрациях – 0,01 мг/л - делают воду непригодной для питья, точнее 1 мг этих веществ при поступлении в водоем делает непригодным 10 л воды.

          Особенностью коммунальных сточных вод является их бактериальное загрязнение, при котором в 1 мм³ воды могут содержаться десятки миллионов болезнетворных бактерий. Природная вода, загрязненная такими сбросами, совершенно непригодна для водоснабжения населения. Она содержит бактерии и вирусы, возбудители опасных болезней, которые способствуют вспышкам различных инфекционных заболеваний, таких, как холера, дизентерия, паротит, инфекционный вирусный гепатит, туляремия и др.

С бытовыми сточными водами могут поступить в природные  водоемы и синтетические моющие средства.

Радиоактивное загрязнение  и ядовитые вещества. Опасность, непосредственно угрожающая здоровью человека, связана также со способностью некоторых ядовитых веществ в течение длительного времени сохранять активность. Ряд из них, как ДДТ, ртуть, не говоря уж о радиоактивных веществах, могут накапливаться в морских организмах и по питательной цепочке передаваться на большие расстояния. Хлорированные углеводороды, широко применяемые в качестве средств борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан.

           Тепловые загрязнения связаны  в основном с отводом теплоносителей  в технологических процессах  промышленности, а также систем  энергопроизводителей и энергопотребителей в природные водоемы. Поступление термальных вод, например, с атомных электростанций, металлургических заводов, дает разницу температуры в водоемах до 30°С, что уменьшает содержание кислорода в воде, затрудняет нормальный газообмен, стимулирует вспышки цветения водорослей, повышает токсичность ядовитых веществ, нарушая биологическое равновесие.

           Россия обладает одним из самых  высоких водных потенциалов в  мире на каждого жителя России  приходится свыше 30 000 м³/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду [ 2 ].

3. Последствия антропогенного воздействия на литосферу

 

Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность литосферы. Литосфера – это каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Верхняя часть литосферы в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Основные значимые составляющие литосферы: почвы, горные породы и их массивы, недра. Причины нарушения верхних слоев земной коры:

-добыча полезных ископаемых;

-захоронение бытовых и промышленных отходов;

-проведение военных учений и испытаний;

-внесение удобрений;

-применение пестицидов.

В процессе преобразования литосферы человек извлек 125 млрд. т угля, 32 млрд. т нефти, более 100 млрд. т других полезных ископаемых. Распахано  более 1500 млн. га земель, заболочено и  засолено 20 млн. га. При этом лишь 1/3 часть всей извлекаемой горной массы  вовлекается в оборот, а используется в производстве 7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапливается в отвалах [ 4 ].

         Все то, что человек добывает, производит, выращивает, потребляет, в  конце концов, превращается в  отходы. Часть из них удалятся  вместе со сточными водами, другая часть в виде газов, паров и пыли попадает в атмосферу, но большая часть выбрасывается в виде твердых отходов. Каждый житель планеты «производит» ежедневно до 1,5 кг мусора.

          Количество твердых бытовых отходом  ( ТБО) растет с каждым днем  – за год у нас в стране  их собирается примерно 60 млн.  тонн. Объем бытовых отходов в  год в расчете на одного  человека увеличивается примерно  на 1-4 %. В состав ТБО ( мусора) входят  зола, шлак, бумага, пластмасса, пищевые  отходы, металл, стекло и др. Еще  более разнообразны составляющие  промышленных отходов: древесина, бумага, текстиль, кожа, резина, гипс, соли, шлаки, зола, формовочная земля, металл, отходы животного происхождения, строительный мусор.

          Особое место занимает проблема утилизации твердых бытовых отходов (ТБО). Значимость этой проблеме придает то обстоятельство, что от эффективности этого процесса во многом зависит санитарное состояние практически всех населенных территорий, особенно городов. Для планирования переработки ТБО нужно знать их состав. Задача непростая, так как содержание компонентов различается по городам и характеризуется довольно интенсивной динамикой изменения состава во времени. В среднем в городах нашей страны основные составные части ТБО таковы (в % по массе): бумага - 30...40%, пищевые отходы - 30...40%, металлы - 2...4%, дерево - 1,5...3,0%.

           Как утверждают специалисты, в  начале двадцатого века в России  накопилось более 100 миллиардов тонн только твердых отходов и ежегодно к ним добавляется ещё по 7 миллиардов тонн.

          Твердых отходы загрязняют все  геосферы Земли. Например, насыщенные  разнообразными химическими соединениями воды золо-шлаковых отвалов при весеннем половодье или в результате сильных ливней могут быть сброшены в водоемы, а отвалы отходов обогащения урановых руд являются источниками значимого радиоактивного фона на больших территориях. Но самый большой вклад твердые отходы вносят в загрязнение литосферы. Достаточно напомнить о том, что  при размещении твердых отходов на постоянное или временно хранение отчуждаются значительные территории с достаточно развитой инфраструктурой, пригодной для развития производств или жилой зоны.

          Источники загрязнения верхнего, почвенного слоя литосферы, в  целом, весьма разнообразны: сточные  воды, особенно при их сбросе  на «ландшафт», протечки нефти  и нефтепродуктов, выбросы промышленных  предприятий, содержащие вредные  парогазовые примеси и аэрозоли  и осаждающиеся на землю, применение  пестицидов в сельском хозяйстве  и многое другое. Но главный  загрязнитель литосферы – бытовые  и промышленные отходы. В результате литосфера загрязняется ртутью, свинцом, железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металлами, радиоактивными  элементами ( при удалении твердых отходов предприятий атомной промышленности, атомных электростанций, учреждений, связанных с изучением и использованием атомной энергии), стойкими органическими соединениями, применяемыми в качестве ядохимикатов и другими загрязнителями [12].

    Наиболее интенсивное техногенное воздействие на литосферу происходит в двух направлениях: изменение и гибель ландшафтов, а также загрязнение и деградация почв.

       Ландшафт -природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (рельеф, климат, вода, растительность, животные) взаимосвязаны. Ландшафты непрерывно развиваются под действием антропогенных и природных факторов. На примере ландшафтов - аналогов экосистем — можно проследить техногенные влияния на литосферу.

     Почва - важнейший элемент наземной экосистемы и литосферы, продукт взаимодействия биоты и залегающих пород. Биомасса животных, располагаемых в почве, составляет до 80% от их общей биомассы. Последствия технического воздействия человека на почву, ее состав внушительны по масштабам и могут привести к тяжелым последствиям [ 7 ].

          Загрязнение почвы происходит и от выброса промышленных отходов в атмосферу. Химические вещества попадают в почву с осадками и служат причиной ее химического загрязнения. Вследствие  этого нарушается химизм почвы, ее кислотность, почва теряет плодородие, растения плохо развиваются или гибнут.  Почва загрязняется также при неразумном применении ядохимикатов. Устойчивые гербициды, инсектициды и другие ядохимикаты, накапливаясь в почве, способствуют химическому  ее загрязнению и вызывают гибель почвенных организмов. Накопление ядохимикатов и гибель почвенных организмов сказываются на почвообразовательных процессах и снижают плодородие почвы.

          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  или хозяйственной деятельности человека (неправильная агротехника, загрязнение и т.п.) и сопровождаемое уменьшением содержания гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением плодородия [ 3 ].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          

 

 

2. МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

          2.1.  Методы защиты атмосферы

         

          Для очистки газов от вредных газообразных примесей используют две группы методов — некаталитические и каталитические. Методы первой группы основаны на выведении примесей из газообразной смеси с помощью жидких абсорберов) и твердых (адсорберов) поглотителей. Методы второй группы заключаются в том, что вредные примеси вступают химическую реакцию и превращаются в безвредные вещества поверхности катализаторов. Еще более сложный и многоступенчатый процесс представляет собой очистка сточных вод.

          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 [ 7 ]:

• замену менее экологичных видов топлива экологичными;
• сжигание топлива по специальной технологии;
• создание замкнутых производственных циклов.

          Абсорбционные методы очистки  отходящих газов подразделяют по следующим признакам: 1) по абсорбируемому компоненту; 2) по типу применяемого абсорбента; 3) по характеру процесса — с циркуляцией и без циркуляции газа; 4) по использованию абсорбента — с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические); 5) по использованию улавливаемых компонентов — с рекуперацией и без рекуперации; 6) по типу рекуперируемого продукта; 7) по организации процесса — периодические и непрерывные; 8) по конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.