Шпаргалка по экологии

Основными направлениями Инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий являются внедрение ресурсной технологии, биотехнологий, утилизации и детоксикации отходов, а главное - экологизация всего 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.

Новейший вид инженерной защиты - это внедрение биотехнологических процессов, основанных на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих Прикладных вопросов:

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

2) биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;

3) микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;

4) компостировании;

5) создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

Инженерная защита атмосферного воздуха предусматривает применение на предприятиях сухих пылеуловителей - циклонов, пылеосадительных камер или мокрых пылеуловителей - скрубберов, а также фильтров - тканевых, зернистых или высокоэффективных электрофильтров.

Промышленные отходы - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении каких-либо работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

Экологические кризисные ситуации, периодически возникающие в разных местах России, во многих случаях обусловлены негативным воздействием так называемых опасных отходов. В России к опасным относят около 10% всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т. д. Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств - токсичностью, взрывчатостью, инфекционностью, пожароопасностью и т. д. Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности. В первую очередь - это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бензапирен и некоторые другие вещества.

По данным специалистов-экологов, только на территории России суммарная активность незахороненных радиоактивных отходов составляет 1,5 млрд кюри, что равняется тридцати Чернобылям.

Жидкие радиоактивные отходы (РАО) в виде концентрата хранятся в специальных емкостях, твердые - в спецхранилищах. В нашей стране по данным на 1995 г. уровень заполнения емкостей и складов для РАО на АЭС составил более 60%, а к 2004 г. - 95%. Накопление радиоактивных отходов на российских флотах неуклонно повышается, особенно после запрещения в 1993 г. сброса РАО в море. На ряде предприятий Минатома (ПО «Маяк», Сибирский химический комбинат) и других жидкие низко и среднеактивные РАО хранятся в открытых водоемах, что может привести к радиоактивному заражению обширных территорий в случае внезапных стихийных бедствий - наводнений, землетрясений, а также проникновения радиоактивных веществ в подземные воды.

Диоксины - синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов.

Отходы металлургического производства используются или в дорожном строительстве, или для изготовления строительных шлакоблоков. Реутилизация - это повторная (иногда многократно) последовательная переработка образовавшихся ранее отходов. Детоксикация отходов - освобождение их от вредных компонентов на специализированных установках.

Главный загрязнитель поверхностных вод - Промышленные стоки, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод является весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами являются разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения. При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных сточных вод.

В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом в водоем.

При Механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности - песок, глинистые частицы, окалина, мелкая металлическая стружка и т. д.

Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод. К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление.

В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты - известь, кальцинированную соду, аммиак, во втором - различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов. При физико-химической очистке используются: коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются; сорбция-способность некоторых веществ - бентонитовых глин, активированного угля, цеолитов, силикагеля, торфа и других - поглощать загрязнения. Для очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический метод, который основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах, применяют сероводород, нитриты, сульфиды и т. д.

Способы очистки промышленных выбросов от токсичных газо - и парообразных примесей - NO, N2O, SO2 и других - подразделяют на три основные группы:

1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения с помощью палладий-содержащих и ванадиевых катализаторов;

2) промывка выбросов растворителями примесей;

3) поглощение твердыми телами газообразных примесей.

Ни одна страна в мире, как бы богата и развита она ни была, не в состоянии решить свои экологические проблемы в одиночку. Нужны четкие согласованные усилия всех государств, координация их действий на международно-правовой основе, чтобы обеспечить выход мирового сообщества из экологического кризиса. Природа всеобща и едина, она не знает государственных границ. Поэтому нарушение в экосистеме одной страны неминуемо вызывает цепную реакцию в соседних странах, сопредельных. Объектами международно-правовой охраны окружающей природной среды признаны ближний космос, воздушный бассейн, Мировой океан, озоновый экран, Антарктида, климат, разделяемые международные ресурсы, редкие и исчезающие растения и животные и многое другое.

Важнейший вклад в становление принципов международного сотрудничества в области охраны окружающей среды внесли стокгольмская Конференция ООН по проблемам окружающей человека среды (1972 г.), Всемирная хартия природы, одобренная Генеральной Ассамблеей ООН (1982 г.), и международная Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.).

Хартия провозгласила ряд принципиально важных для всего человечества положений.

1. Человечество осознает, что является составной частью природы. Поэтому к природе следует относиться с уважением и не нарушать ее основных принципов.

2. Генетическая основа жизни на Земле не должна подвергаться опасности.

3. Все регионы Земли, как на суше, так и на морях, должны быть подчинены охране, в соответствии с этими требованиями особая защита должна обеспечиваться уникальным районам - типичным представителям всех видов экосистем и среды обитания редких или исчезающих видов.

4. Природные ресурсы должны не расточаться, а использоваться умеренно. Итоговым документом Конференции ОНИ в Рио-де-Жанейро явилась «Повестка дня на XXI век», которая содержит около сорока разделов по направлениям деятельности мирового сообщества в области взаимных проблем окружающей среды и социально-экономического развития. Конференция приняла рекомендации о переходе человечества к устойчивому развитию и указала на необходимость решения для этого трех стратегических задач, стоящих перед мировым сообществом:

1) ограничение роста производства и потребления в промышленно развитых странах мира;

2) разумное ограничение роста населения, особенно в развитых странах Азии и Африки;

3) предотвращение углубления неравенства между богатыми и бедными странами и регионами.

На рубеже XX-XXI вв. в мышлении человека и его практической деятельности произошла смена парадигмы - экономические приоритеты заменяются экологическими.

Господствовавший почти до конца XX столетия экономический императив все чаще заменяется экологическим.

Именно от того, сможет ли человечество в ближайшее время добиться разумного сочетания экономических и экологических интересов, зависит его будущее. Тип экологического сознания отражает существующие на данный момент представления о взаимоотношениях человека и природы и определяет поведение людей при их взаимодействии с природой. Выделяют два основных Типа экологического сознания:

1) антропоцентризм;

2) экоцентризм.

Антропоцентризм основывается на представлениях о «человеческой исключительности», противопоставлении человека природе. Основные особенности антропоцентризма следующие:

1) высшую ценность представляет человек;

2) иерархическая картина мира: на вершине находится человек, несколько ниже - вещи, созданные человеком и для человека, еще ниже располагаются различные объекты природы, место которых в иерархии определяется полезностью для человека;

3) целью взаимодействия с природой является удовлетворение тех или иных прагматических потребностей;

4) природа воспринимается только как объект человеческих манипуляций;

5) дальнейшее развитие природы мыслится как процесс, который должен быть подчинен процессу развития человека;

6) деятельность по охране природы продиктована дальним прагматизмом: необходимо сохранить природную среду, чтобы ею могли пользоваться будущие поколения.

Экоцентризм основывается на понимании коэволюции человека и биосферы. Экоцентризм характеризуется следующими основными особенностями:

1) высшую ценность представляет гармоничное развитие человека и природы;

2) существует отказ от иерархической картины мира;

3) характер взаимодействия с природой определяется

«экологическим императивом»: правильно и разрешено только то, что не нарушает существующего в природе экологического равновесия;

4) природа и все природное воспринимается как полноправный субъект взаимодействия с человеком;

5) развитие природы и человека мыслится как процесс взаимовыгодного единства;

6) деятельность по охране природы продиктована необходимостью сохранить природу ради нее самой.

В настоящее время единственный способ не допустить перерастания глобального экологического кризиса в катастрофу - это переход от антропоцентрического типа общественного сознания к экоцентрическому.

Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) - экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимыми изменениями окружающей Среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остро неблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.

Экологический кризис - чрезвычайная экологическая ситуация, которая возникает в экологических системах (биогеоценозах) в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных природных явлений или в результате воздействия антропогенных факторов (загрязнение человеком в результате хозяйственной деятельности атмосферы, гидросферы, педосферы, разрушение естественных экосистем и др.). Современный экологический кризис часто называют «кризисом редуцентов», поскольку природные редуценты уже не успевают очищать биосферу от антропогенных отходов или потенциально не способны это делать в силу чуждого природе характера выбрасываемых синтетических веществ - ксенобиотиков. Иначе говоря, биосфера потеряла способность к самовосстановлению. Причем одновременно с «кризисом редуцентов» активно проявляются два других - термодинамическое и обусловленное снижением надежности экосистем. Связаны они с экологическими последствиями перепроизводства энергии в нижней тропосфере, а также нарушением природного экологического равновесия. Указанные экологические кризисы, возможно, будут разрешены на основе энергетической и планируемой экологической революции. Первый, как считают ученые, будет заключаться в максимальной экономии энергии и переходе к ее источникам, почти не добавляющим тепла в приземный слой тропосферы, вторая - в регулируемой коэволюции в системе «общество - природа», строительства ноосферы. Имеется важное наблюдение: общим для всех антропогенных кризисов является то, что выход из них сопровождается, как правило, уменьшением численности народонаселения, его миграцией и социальными потрясениями, в некоторых случаях кризисы завершались сменой общественного строя. Так, первый антропогенный кризис вызвал расселение охотников, или Великое переселение народов.

Переход к земледелию и скотоводству сопровождался разложением первобытнообщинного строя и возникновением рабовладельческого, которому сопутствовали опустынивание и истощение земельных ресурсов.

В России создана единая государственная Система экологического мониторинга. Она создана с целью наблюдения за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир, обеспечения заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей среде, предупреждения и прогноза ее состояния.

Экологический мониторинг окружающей природной среды ведет Росгидромет. Система наблюдений включает следующие подсистемы:

1) слежения за загрязнением воздуха в городах и промышленных районах;

2) слежения за загрязнением почв;

3) слежения за загрязнением пресных и морских вод;

4) слежения за трансграничным переносом веществ, загрязняющих атмосферу;

5) слежения за химическим и радионуклидным составом и кислотностью атмосферных осадков и загрязнением снежного покрова;

6) слежения за фоновым загрязнением атмосферы;

7) комплексные наблюдения за загрязнением природной среды и состоянием растительности.

При этом выполняются Три вида работ:

1) режимные наблюдения;

2) оперативные;

3) специальные работы.

Необходимость выполнения оперативных работ обусловлена случаями аварийного загрязнения природной среды или стихийного бедствия. В результате выдается экстренная информация о фактических и прогнозируемых изменениях загрязнения окружающей природной среды, опасных природных явлениях.

Специальные работы обычно проводятся в случае увеличения уровня воздействия того или иного антропогенного фактора на развитие природных экосистем. В результате сбора, обработки, учета, хранения и распространения информации о состоянии ОПС и ее загрязнении формируется единый государственный банк данных, которыми пользуются компетентные органы в процессе принятия решений. Министерство здравоохранения РФ через свою службу контроля объединяет санитарно-гигиенические и микробиологические лаборатории.

Государственный комитет России по недрам обеспечивает функционирование системы государственного экологического мониторинга геологических объектов. Она связана с системами государственного мониторинга водных объектов Росгидромета и водного кадастра, Федеральной системой сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений, Российской автоматизированной информационно-управляющей системой по чрезвычайным ситуациям, Единой информационной системой недропользования.

Околоземное космическое пространство (ОКП) представляет собой внешнюю газовую оболочку, которая окружает планету. Оно играет роль в сложнейших солнечно-земных взаимосвязях, определяющих условия жизни на Земле. Антропогенные воздействия на ОКП, связанные с началом космической эры, весьма опасны. Они оказались значительнее уровня более продолжительного влияния человека на любую другую природную среду, например приземную атмосферу. Ближний космос, или ОКП, уязвимее, нежели другие среды, поскольку количество вещества в нем неизмеримо меньше, а энергетика процессов гораздо слабее по сравнению с тропосферой, а тем более гидро - и литосферой. Выделяют следующие Виды воздействия человека на эту среду:

1) выброс химических веществ вследствие работы двигателей ракет;

2) создание энергетических и динамических возмущений в результате полетов ракет;

3) загрязнение твердыми фрагментами, космическим мусором;

4) электромагнитное излучение радиопередающих систем;

5) радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок, используемых на космических аппаратах;

6) попадание загрязнителей из приземной атмосферы.

Практически бесконтрольное использование ОКП привело к его загрязнению огромным количеством мусора - более 3000 т, по данным М. Н. Власова, 1998 г. Фрагменты последнего сосредоточиваются на высотах более 400 км, они занесены в специальный каталог, за ними ведется постоянное слежение. Наиболее опасно большое количество мелких (менее 10 см) осколков; их поток существенно превышает поток метеоритов. По некоторым данным, при сохранении современных темпов загрязнения общее количество твердых частиц размером более 1 см вырастает за 100 лет более чем в два раза, что представит реальную опасность для космических полетов.

Наиболее опасным с позиции изменения свойств ОКП в негативную сторону признается выброс химических веществ. Сообщалось, что наиболее крупномасштабные нарушения были зарегистрированы после запуска ракет «Сатурн-5» (США). Горизонтальные размеры такой «дыры» составили тысячи километров, а содержание электронов уменьшилось в них в несколько раз. Кроме того, диоксид углерода, который при запуске ракеты распространяется на сотни километров, играет большую роль в тепловом балансе термосферы (усиливает «парниковый эффект»). При запусках ракет происходит также разрушение озонового слоя, что является негативным экологическим явлением. Таким образом, освоение ближнего космоса, или ОКП, осложняет в глобальном масштабе экологическую обстановку.