Промышленная экология

Размещено на http://www.allbest.ru/

Департамент образования Кировской области

ГОУ НПО Профессиональное училище 12. г. Кирова.

Конспект

На тему: «Промышленная экология»

Автор: Чуркина Елена Анатольевна

2010г

Содержание

Урок №1. Литосфера

Урок №2. Краткая характеристика загрязнителей Литосферы

Урок №3. Пути попадания загрязняющих веществ в почву. Последствия загрязнения

Урок №4. Нормирование ПДК (количеств) веществ в почве

Урок №5. Твердые отходы: понятие, классификация, источники образования, состав, физико-химические свойства

Урок №6. Мероприятия, направленные на ликвидацию воздействия твердых отходов на ОС

Урок №7. Обезвреживание и захоронение отходов (ТПО и ТБО)

Урок №8. Полигоны: назначение, требования, структура. Паспорт отходов: назначение, правила оформления

Урок №1. Литосфера

Литосфера (от греч. - камень и - сфера) - твёрдая оболочка Земли.

Основными соединениями, образующими литосферу, являются диоксид кремния, силикаты и алюмосиликаты. Большую часть литосферы составляют кристаллические вещества, образовавшиеся при охлаждении магмы - расплавленного вещества в глубинах Земли. При остывании магмы образовывались и горячие растворы. Проходя по трещинам в окружающих горных породах, они охлаждались и выделяли содержащиеся в них вещества.

Состав литосферы

В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы. Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов.

Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы сосредоточенная в грунтах, на глубине не большее нескольких метров. Грунты - органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) общей деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света есть одними из важнейших природных ресурсов. Современные грунты являются трехфазной системой (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде, и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты ее микроорганизмов и грибов). Наибольшей трансформации подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. Суша занимает 29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва.

Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн.кв.км, или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10% суши, луга и пастбища - 25% суши. Плодородием почвы и климатическими условиями определяются возможность существования и развития экологических систем на Земле. К сожалению, из-за неправильной эксплуатации ежегодно теряется некоторая часть плодородных земель. Так, за последнее столетие в результате ускорения эрозии потеряно 2 млрд. гектаров плодородных земель, что составляет 27% от общей площади земель, используемых для сельского хозяйства.

Строение литосферы

ЛИТОСФЕРА - внешняя сфера «твердой» Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии.

Земная кора и верхняя (твердая) часть мантии образуют литосферу. Она представляет собой «шар» из твёрдого вещества радиусом около 6400км. Земная кора - внешняя оболочка литосферы. Состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Отличают океаническую и материковую земную кору. В составе первой отсутствует гранитный слой. Максимальная толщина земной коры около 70 км - под горными системами, 30- 40 км - под равнинами, наиболее тонкая земная кора - под океанами, всего 5- 10 км.



Рис. 1. Предполагаемое строение земли (разрез).

Остальную часть мы называем внутренней литосферой, которая включает также и центральную часть, называемую ядром. О внутренних слоях литосферы нам почти ничего не известно, хотя на их долю приходится почти 99,5% всей массы Земли. Их можно изучать только с помощью сейсмических исследований.

Литосфера разбита на блоки - литосферные плиты - это крупные жесткие блоки земной коры.

Границы литосферных плит - это подвижные области, где происходят горообразование, сосредоточены области землетрясений и большинство действующих вулканов (сейсмические пояса). Самые обширные сейсмические пояса - Тихоокеанский и Средиземноморского - Трансазиатский.

На глубине 120-150 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называется астеносферой. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде.

Средний химический состав современной земной коры характеризуется большим содержанием кислорода, за которым следуют кремний и алюминий (рис. 2).



Рис. 2

Средние значения относительного содержания химических элементов в верхнем слое земной коры по предложению советского геохимика А.Е.Ферсмана (1883-1945) называют кларками элементов в честь американского ученого Франка Уилгсуорта Кларка (1847-1931), который разработал методы количественной оценки распространенности химических элементов.

Основными соединениями, образующими литосферу, являются диоксид кремния, силикаты и алюмосиликаты.

Свойства литосферы

Литосфера обладает рядом фундаментальных свойств, которые следует учитывать при ее изучении и анализе геологического процесса, а также процесса эволюции литосферы.

Важнейшим свойством литосферы является ее изменчивость.

Неоднородность литосферы проявляется на всех уровнях организации литосферы: в виде структурной этажности, ярусности, фациальной изменчивости, слоистости, а также различия текстуры, показателей свойств грунтов и мер их рассеяния в главных направлениях изменчивости и по глубине.

К числу важнейших свойств литосферы принадлежит ее дискретность. Дискретность проявляется в виде пористости, пустотности (кавернозности), трещиноватости, тектонической нарушенности. Дискретностью твердой фазы обусловлено наличие в составе литосферы жидкой, газовой и биологической компонент.

Важнейшим фундаментальным свойством литосферы, отличающим ее от простых тел, является организационностъ, которая, прежде всего проявляется: в уровнях организации вещества литосферы -- минеральном, горно-породном, формационном; в наличии структур различных уровней. Организационные свойства литосферы выявляются уже на минеральном уровне в виде кристаллической структуры минералов.

Экологические функции литосферы, основными среди которых являются ресурсная, геодинамическая и геохимическая.

Ресурсная функция верхних горизонтов литосферы заключается в ее потенциальной способности обеспечения потребностей биоты (экосистем) абиотическими ресурсами, в том числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования и развития человеческой цивилизации.

Геодинамическая функция литосферы в экологическом аспекте проявляется в ходе различных геологических процессов (экзогенных - оползней, обвалов, селей, береговой абразии, подтопления и т.д. и эндогенных - землетрясений, вулканических извержений и т.д.), так или иначе влияющих на различные экосистемы, в том числе и человеческое общество.

Геохимическая функция литосферы в экологическом аспекте заключается в ее активном участии в процессах круговорота веществ в природе. Причем одинаково важен анализ обеих сторон круговорота - как вредных, так и полезных для экосистем веществ.

Все эти функции литосферы теснейшим образом связаны между собой.

Земля и её роль в биосфере

Земля -- компонент окружающей природной среды, характеризующийся пространством, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами и являющийся главным средством производства в сельском и лесном хозяйствах, а также пространственным базисом для размещения отраслей народного хозяйства (ГОСТ 17.5.1.05-80).

В рамках курса промышленной экологии под землей понимается земная поверхность, верхняя часть литосферы, основным элементом которой является почва.

Почва -- особое органо-минеральное естественноисторическое образование, возникшее в результате воздействия живых организмов на минеральный субстрат, а также деструкции отмерших организмов и влияния абиотических факторов на поверхностные горизонты горных пород.

Мощность почвы достигает до 2--3 м, в среднем же составляет 20--30 см. Атрибут почвы -- плодородие, т.е. способность давать урожай.

Почва -- единое биокосное тело. Образование почвы носит длительный эволюционный характер. Требуются тысячелетия взаимодействия воздуха, влаги, горной породы, климатических факторов, растений и животных.

Решающая роль в формировании почвы принадлежит биоте. Например, 1 г почвы может содержать до 4 млрд. бактерий, дождевые черви перерабатывают до 50--380 т земли на одном гектаре.

Экологические функции почвы в биосфере основаны на том, что почва, во-первых, служит средой обитания значительного числа организмов, во-вторых, является незаменимым звеном и регулятором всех биогеохимических циклов.

Можно отметить следующие глобальные функции почвы:

регулирование биогеохимических циклов в биосфере. Почва регулирует потоки вещества в циклах в качестве геомембраны с одной стороны, и в качестве биоаккумулятора биофильных элементов -- с другой;

регулирование состава атмосферы и гидросферы. Почва позлащает кислород из атмосферы и выделяет углекислоту, метан и другие примеси;

защита литосферы от воздействия экзогенных факторов за счет регулирования интенсивности геологической денудации суши;

создание разнообразных условий жизни огромному числу организмов и поддержание за счет этого биологического разнообразия;

накопление гумуса и связанной с ним химической энергии.

Урок №2. Краткая характеристика загрязнителей литосферы

Источники загрязнение почвы могут быть классифицированы следующим образом.

Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества - диоксиды. Несмотря на это, в последние годы разрабатываются способы уничтожения бытового мусора сжигания. Перспективным способом считается сжигание такого мусора над горячими расплавами металлов.

Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения, отходы резинотекстильных и резиновых деталей, а при эксплуатации шин - изношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение и утилизация изношенных шин в настоящее время являются еще нерешенными проблемами, так как при этом часто происходит сильные пожары, которые очень трудно тушить. Степень утилизации изношенных шин не превышает 30% от общего их объема.

Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.

Сельское хозяйство. Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.

Классификация почвенных загрязнений

Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление дается по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнению почвы:

1) Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные загрязнения смешанного характера, включающие как твердые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.

2) Тяжелыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжелые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространенное автомобильное топливо -- бензин -- включает в себя очень ядовитое соединение -- тетраэтилсвинец, содержащий тяжелый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжелых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Со (кадмий), Си (медь), Сг (хром), Ni (никель), Со (кобальт), Нq (ртуть), Аз (мышьяк), Мп (марганец).

3) Пестицидами. Химические вещества, широко использующиеся в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому находящиеся в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещен для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), являющийся высокотоксичным соединением, обладающим значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков (!) лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктид. Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.

4) Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что выделяются некоторыми грибами, однако по своей вредности для организма стоят в одном ряду с предыдущими.

5) Радиоактивными веществами. Они стоят несколько обособленно по своей опасности прежде всего потому, что по своим химическим свойствам практически не отличаются от аналогичных нерадиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Среди радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один из наиболее опасных -- ⁹⁰ Sr (стронций-90). Этот изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2-8%), большой период полураспада (28,4 года), относительно высокую подвижность в почве, химическое сродство с кальцием, а значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека. Совокупность названных качеств делает его весьма опасным радионуклидом. ¹³⁷Сз (цезий-137), ¹⁴⁴Се (церий-144) и ³⁶С1 (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют и природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путем: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы.

Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов, в том числе более 50 кг полимерных, трудноразлагаемых.

Рассмотрим более подробно загрязнение почвы тяжелыми металлами и ядохимикатами и радиоактивными отходами.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть.

Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах почти все они необходимы для растений и живых организмов. В организме человека тяжелые металлы участвуют в жизненно важных биохимических процессах. Однако превышение допустимого их количества приводит к серьезным заболеваниям.

Тяжелые металлы накапливаются в почве и способствуют постепенному изменению ее химического состава, нарушению жизнедеятельности растений и живых организмов. Из почвы тяжелые металлы могут попасть в организм животных и людей и вызывать нежелательные последствия.

Установлено, что ртуть в почву поступает с некоторыми пестицидами, бытовыми отходами и вышедшими из строя измерительными приборами. Например, одна люминесцентная лампа содержит 80 мг ртути. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4-5 тыс. т/год. Предельно допустимая концентрация ртути в почве составляет 2,1 мг/кг. При постоянном поступлении ртути в организм в малых количествах происходит поражение нервной системы, приводящей к легкой возбудимости и ослаблению памяти.

Весьма токсичным для живых организмов является свинец. Из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг его поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу вместе с выхлопными газами автомобилей при сжигании этилированного бензина, так как 1 л бензина содержит до 0,5 г тетраэтилсвинца. Загрязнение почвы и растений свинцом вдоль автомобильных дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Предельно допустимая концентрация свинца в почве =32 мг/кг. Превышение этого показателя увеличивает вероятность попадания свинца в организм человека через сельскохозяйственные продукты, что может привести к поражению центральной нервной системы, печени, почек и мозга. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25-27 раз больше, чем в сельскохозяйственных.

Загрязнение почвы медью и цинком ежегодно составляет 35 и 27 кг/км соответственно. Повышение концентраций этих металлов в почве приводит к замедлению роста растений и снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Большую опасность для человека представляет накопление в почве кадмия. В природе кадмий находится в почве и в воде, а также в тканях растений. Всемирная организация здравоохранения рекомендовала ограничение дозы кадмия, поступающего с пищей в организм человека, до 70 мкг в сутки. Потребляя пищу, содержащую повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижению роста и сильным болевым ощущениям в пояснице.

Загрязнение почвы пестицидами. Почва загрязняется также при использовании в сельском хозяйстве пестицидов. Известно, что нормальный рост растений определяется различными физическими, химическими и биологическими процессами, которые протекают в почве. При попадании в почву пестициды могут быть включены в эти процессы с их накоплением в растениях. Кроме того, они сохраняют устойчивость в почве длительное время, что также обуславливает их накопление в пищевых цепях.

Пестициды, или ядохимикаты, по назначению подразделяются на следующие группы:

-инсектициды, представляющие собой химикаты для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур (тиофос, метафос, карбофос, хлорофос, карбаматы);

- гербициды, предназначенные для борьбы с сорными травами (амины, карбаматы, триазины);

- фунгициды, или химикаты для борьбы с грибковыми болезнями растений (бензимидазолы, морфолины, дитиокарбаматы, тетраметилтиурамдисульфид);

- регуляторы роста растений;

- дефолианты, вызывающие преждевременное старение листьев растений. Они широко применяются при механизированной сборке хлопка для ускорения опадения листьев у хлопчатника.

Дефолианты применялись во время войны во Вьетнаме для оголения джунглей. Это позволяло американской авиации обнаружить военные базы вьетнамских партизан.

Одним из первых пестицидов был печально известный ДДТ - дифенилдихлортрихлорэтан. Впервые он был синтезирован немецким химиком П.Мюллером. Этот препарат обладал высокоэффективными инсектицидными свойствами и поэтому долгое время успешно применялся против малярийных комаров, клещей, вшей. В 1944-1946 годах с помощью ДДТ успешно подавляли очаги сыпного тифа в Неаполе и малярии в некоторых провинциях Италии. В СССР с помощью ДДТ был уничтожен клещ, переносящий таежный энцефалит. Все это в свое время послужило причиной присуждения П. Мюллеру Нобелевской премии. Однако много позже обнаружилось, что ДДТ обладая высокой устойчивостью в природной среде, способен накапливаться в пищевых цепях и наносить существенный вред животному миру. Попадая в организм человека, ДДТ аккумулируется в мозге и действует как нервный яд. При этом нормальное функционирование мозга может быть нарушено.

Применение ДДТ в настоящее время запрещено, но предполагают, что в биохимическом круговороте количество ДДТ в настоящее время составляет около 1 млн.т.

Необходимость применения пестицидов в сельском хозяйстве обусловлена тем, что без них урожайность сельскохозяйственных культур резко падает и составляет лишь 20-40% от возможной при их применении. Трудно себе представить уничтожение колорадского жука на картофельных плантациях без применения пестицидов.

Загрязнение литосферы при захоронении радиоактивных отходов.

В процессе ядерной реакции на атомных электростанциях лишь 0,5-1,5% ядерного топлива превращается в тепловую энергию, а остальная часть(98,5-99,5%) выгружается из атомных реакторов в виде отходов. Эти отходы представляют собой радиоактивные продукты расщепления урана - плутоний, цезий, стронций и другие. Если учитывать, что загрузка ядерного топлива в реакторе составляет 180 т, то утилизация и захоронение отработанного ядерного представляют собой труднорешимую проблему.

Ежегодно в мире при производстве электроэнергии на атомных электростанциях образуется около 200 000 куб.м. радиоактивных отходов с низкой и промежуточной активностью и 10 000 куб.м. высокоактивных отходов и отработанного ядерного топлива.

Радиоактивные отходы бывают жидкими и твердыми. В зависимости от агрегатного состояния изменяются условия их захоронения.

Высокоактивные жидкие радиоактивные отходы, способные к взрыву, в виде азотнокислых водных растворов хранят в аппаратах объемом до нескольких кубометров с двойными стенками из нержавеющей стали и с мешалкой.

Жидкие высокоактивные радиоактивные отходы, не способные к взрыву хранятся в могильниках, которые состоят из шахт и помещений для хранения.

В настоящее время одним из безопасных способов устранения опасности радиоактивного излучения твердых ядерных отходов является их захоронение. Твердые радиоактивные отходы хоронят в специальных контейнерах в подземных штольнях, тоннелях. К ним предъявляются особые требования при транспортировке к месту захоронения.

Проблема транспортировки радиоактивных отходов особенно актуальна для России. Дело в том, что построенные еще при СССР нашими специалистами и по нашей технологии атомные электростанции в других странах на нашем ядерном топливе, и мы должны увозить отработанные отходы. Получается весьма удручающая для России картина: электроэнергия остается для нужд страны-потребителя, а радиоактивные отходы возвращаются к нам. Такое сотрудничество с другими странами ведет в перспективе к весьма неприятным последствиям. Ведь захоронение радиоактивных отходов - это, прежде всего временное их удаление, а что с ними произойдет через 50 - 100 лет?

Таким образом, мы оставляем будущему поколению тяжелое наследие.

Самоочищения почвы практически не происходит. Поэтому ядовитые вещества накапливаются в ней, поглощаются растениями и далее передаются по трофическим цепям.

Урок №3. Пути попадания загрязняющих веществ в почву. Последствия загрязнения

Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику их поступления в почву:

1) с атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву. Это в основном газы -- оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Так образуются кислотные дожди.

2) осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрянения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, значительно пополняют почвенные загрязнения.

3) при непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.

4) с растительным спадом. Различные вредные соединения в любом агрегатном состоянии поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.

Последствия загрязнения литосферы

Изменение рельефа местности;

Активизация опасных геологических процессов (карст, оползни), оседание и сдвижение горных пород;

Изменение физических полей, особенно в районах вечной мерзлоты;

Химическое загрязнение почв, механическое нарушение почв.

Экологические последствия:

Снижение почвенного плодородия, продуктивности земель наблюдается по всему миру;

Разрушение почвы под воздействием природных и антропогенных факторов - эрозия;

Засоление почв - накопление солей натрия, кальция, магния в верхнем горизонте почвы в количествах, недопустимых для нормального роста и развития растений;

Заболачивание почв - процесс образования болот при переувлажнении почв;

Загрязнение почв -- привнесение в нее новых нехарактерных агентов или превышение их концентрации среднемноголетнего уровня.

Загрязнение вызывает изменение состава и свойств почв и оказывает вредное воздействие на человека, флору и фауну.

Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и чёрной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжёлыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг ряда обследованных городов РФ находится в пределах 0,4-80 ПДК. Почва становится мёртвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта (вокруг некоторых предприятий содержание свинца в почве достигает 10-15 г/кг).

Техногенная интенсификация сельского хозяйства усиливает загрязнение почв, что приводит к миграции ЗВ в сопредельные компоненты окружающей среды, в том числе в растения, включая продукцию растениеводства. Это влечет потери в сельском хозяйстве из-за ухудшения качества продукции, загрязнение водных объектов и нанесение ущерба рыбному хозяйству, деградацию почв, ухудшение здоровья населения.

Поэтому ясно, что антропогенные воздействия следует ограничивать.

Меры борьбы с загрязнением

Агротехнические мероприятия по подавлению численности видов, вредных с точки зрения сельскохозяйственного производства (оптимизация размеров полей, сроки посадки и уборки культур и т.д.).

Внедрение методов борьбы с вредителями и паразитами, исключающими применение пестицидов:

биологический метод регулирования численности видов-вредителей с использованием взаимоотношений «хищник-жертва» и «хозяин-паразит»;

микробиологический метод с использованием патогенных микроорганизмов;

физический метод -- ультразвук, вибрация.

Соблюдение агротехнических норм применения минеральных удобрений (сроки внесения, последовательность внесения органических удобрений, известкования и минеральных удобрений).

Разработка хорошо усваиваемых и малоподвижных форм минеральных удобрений.

Нормирование загрязнения почв и сельхозпродукции.

Разработка пестицидных препаратов из природных ингредиентов (лук, чеснок, хрен, горчица и т.п.).

Соблюдение норм и правил обращения с пестицидами при их перевозке, хранении, применении.

Урок №4. Нормирование ПДК (количеств) веществ в почве

Стандарты (нормативы) качества компонентов окружающей среды необходимы для регулирования антропогенного воздействия.

Следует отличать экологические нормативы качества окружающей среды (высокая биопродуктивность, устойчивость, видовое многообразие), направленные на охрану целостности и устойчивости окружающей среды, и гигиенические, направленные на охрану каждого человека.

Последние, являются наиболее научно проработанными, методологически обеспеченными, организационно оформленными.

В основе гигиенического регламентирования содержания 3В лежат следующие принципы.

1. ПРИНЦИП ОПЕРЕЖЕНИЯ;

2. ПРИНЦИП БЕЗВРЕДНОСТИ;

3. ПРИНЦИП ПОРОГОВОСТИ;

4. ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТА ОТ ДОЗЫ (КОНЦЕНТРАЦИИ И ВРЕМЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ);

5. ПРИНЦИП МОДЕЛИРОВАНИЯ.

Принципы экологического нормирования

В основе экологического нормирования антропогенных воздействий, а следовательно, и допустимых нагрузок на сообщества и экосистемы, лежат принципы, отличные от гигиенических, принимаемых для защиты людей.

1. Обеспечение функциональной целостности экосистем, их устойчивости.

2. Принцип «слабого звена», обеспечивающий защиту видов, наиболее уязвимых при движении 3В по трофическим цепям.

Экологические нормативы, направлены на сохранение экосистемы в целом, обеспечение ее устойчивости, видового многообразия, в то время как гигиенические нормативы исходят из требования охраны жизни и условий проживания людей.

Поэтому можно отметить 2 основных отличия гигиенических нормативов качества окружающей среды от экологических:

а) первые направлены на защиту КАЖДОГО человека и не допускают нанесения вреда любому индивиду из каждой наиболее уязвимой половозрастной группы. Экологические же нормативы допускают выпадение отдельных особей при условии сохранения таких параметров экосистемы, как продуктивность, видовое многообразие, оптимальное соотношение между видами; литосфера загрязнение почва отход

б) экологические нормативы воздействий на окружающую среду учитывают «судьбу» 3В от источника до конечного объекта депонирования. При этом в качестве норматива выбирается минимальное значение параметра воздействия, приводящего к негативным изменениям в наиболее уязвимом, «чутком» звене трофической цепи. Поэтому «критическим звеном» всей экосистемы может оказаться какой-либо отдельный вид, чувствительный к рассматриваемому воздействию, и допустимое воздействие на экосистему будет определяться нагрузкой именно на этот вид.

При нормировании содержания 3В в почвах учитываются следующие принципы:

1. Содержание 3В лимитируется недопустимостью превышения адаптационной возможности самых чувствительных групп населения или порога самоочищающей способности почвы.

2. Норматив устанавливается в экстремальных почвенно-климатических условиях (максимальная миграция в контактирующие с почвой среды) и с учетом влияния на процессы самоочищения и микробиоценоза.

3. При нормировании исходят из учета всех путей поступления 3В в организм.

Вариабельность почвенно-климатических условий создает определенный «запас» в условиях наиболее жесткого эксперимента.

При нормировании учитываются 6 лимитирующих показателей вредности:

1)органолептический;

2) общесанитарный (самоочищение почв);

3) фитоаккумуляционный (транслокационный);

4) водно-миграционный;

5) воздушно-миграционный;

6) санитарно-токсикологический.

Основу нормативно-правовой базы обращения с почвами на федеральном уровне в России составляют:

Конституция РФ;

Федеральный закон РФ № 7 ФЗ от 10.01.2003 г. «Об охране окружающей среды»;

Земельный кодекс;

Градостроительный кодекс;

Закон о государственном земельном кадастре;

Закон о землеустройстве и другие законы.

Нормирование загрязняющих почв устанавливается согласно:

ГОСТа 17.4.1.02. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения.

Перечни предельно допустимых концентраций и ориентировочно допустимых количеств (ОДК) химических веществ в почве. Утв. Зам. Главного государственного санитарного врача. Например, хлоридов - 560 мг\кг, фосфатов - 200мг\кг, сульфатов - 160 мг\кг, бенз(а)пирена -0,02мг\кг.

Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.020.-94. Ориентировочно допустимые уровни тяжелых металлов и мышьяка в почвах. Госэпиднадзор России. Например, мышьяка -2,0 мг\кг, свинца - 6 - 20 мг\кг, ртуть - 2,1 мг\кг.

Следует отметить также установление нормативов ПДК 3В и почве и продукции сельского хозяйства, например, норма (ПДК) содержания нитратов в почве - 130 мг\кг, в моркови - 250 мг\кг, капусте-500мг\кг.

Контроль за использованием и охраной земель осуществляется специально уполномоченными государственными органами (экологический контроль), и органами местного самоуправления.

Законодательство РФ устанавливает так же платность землепользования, плату за загрязнение земель.

Урок №5. Твердые отходы: понятие, классификация, источники образования, состав, физико-химические свойства

Отходы -- непригодные для производства данного вида продукции виды сырья, его остатки или возникающие в ходе производства продукции вещества (твердые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающаяся утилизации в рассматриваемом производстве.

Источники промышленных отходов:

1. Открытая добыча полезных ископаемых;

2. Сжигание органических видов топлива;

3. Древесные отходы;

4. Добыча и использование нефтепродуктов;

5. Производство и использование стройматериалов.

Классификация твердых отходов

Единой классификации твердых отходов настоящее время нет. Имеют место следующие подходы к классификации отходов:

а) ПО ИСТОЧНИКУ ОБРАЗОВАНИЯ:

производственные, образующиеся при производстве промышленной продукции, бытовые, образующиеся в быту и

отходы лечебно-профилактических учреждений, образующиеся в результате их деятельности.

ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, химических соединений, образовавшихся при производстве продукции и утратившие полностью или частично свои потребительские свойства

ОТХОДЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ - изделия и материалы, утратившие полностью и частично потребительские свойства в результате физического или морального износа или жизнедеятельности людей.

б)ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ твердые отходы могут быть твердыми, пастообразными (шламы), жидкими.

в)ПО ОТРАСЛЯМ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Образование промышленных отходов происходит на всех стадиях движения сырья и полуфабрикатов: от момента добычи природного ресурса до готового изделия.

г) ПО ТОКСИЧНОСТИ: токсичные и нетоксичные.

Токсичные отходы - это отходы содержащие ЗВ в количествах, представляющих опасность для здоровья людей и окружающей среды. Они подразделяются на 5 классов опасности:

1 класс - чрезвычайно опасные; 2 класс - высокоопасные; 3 класс - умеренно опасные; 4 класс - малоопасные; 5 класс - практически неопасные.

Отходы лечебно-профилактических учреждений по степени эпидемиологической, токсикологической и радиационной опасности разделяются на 5 классов.

Класс А неопасные - отходы, не имеющие контакта с инфекционными больными и биологическими жидкостями пациентов, пищевые отходы учреждений, кроме инфекционных и кожных, а также мебель, инвентарь, не содержащие токсичных веществ;

Класс Б, опасные. Потенциально инфицированные отходы.

Патолого-анатомические, операционные, инфекционные отходы;

Класс В, чрезвычайно опасные. Это материалы, контактирующие с особо опасными инфекциями, отходы лабораторий, работающих с микроорганизмами 1-4 групп патогенности;

Класс Г, отходы, близкие по составу к промышленным.

Химические препараты, просроченные лекарственные средства

Класс Д, радиоактивные отходы.

д) По возможности вторичного использования - неутилизируемые отходы и вторичные материальные ресурсы (ВМР).

ВМР - это отходы производства и потребления, которые могут в настоящее время быть использованы в народном хозяйстве.

Таблица 1. Классификация отходов для окружающей природной среды

Степень воздействия отходов на окружающую природную среду	Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды	Класс опасности
Очень высокая	Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановления отсутствует	1 класс чрезвычайно опасные
Высокая	Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия	2 класс высокоопасные
Средняя	Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника	3 класс умеренно опасные
Низкая	Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее 3 лет	4 класс малоопасные
Очень низкая	Экологическая система практически не нарушена	5 класс практически неопасные

Таблица 2. Состав ТБО в некоторых городах

Составляющий компонент ТБО	Москва	Харьков	Владимир
Гниющие пищевые отходы (овощные очистки, остатки пищи)	36,8	47,0	44
Целлюлозное волокно (бумага, картон)	36,4	29,3	22
Стекло	5,6	_	9
Металлы	3,4	1,8	8
Кожа, текстиль	1,6	2,1	5
Древесина	2	2	1
Шлаки, пыль	0,9	-	1
Пластические массы (упаковочные материалы)	0,7	-	5
Прочие ТБО	7,1	4,7	5

Урок №6. Мероприятия, направленные на ликвидацию воздействия твердых отходов на ОС

Меры государственного регулирования в сфере обращения с твердыми отходами

1. Информационные меры. К ним относятся периодически проводимые мероприятия по инвентаризации твердых отходов, введение государственной статистической отчетности по формам 2ТП «Токсичные отходы», 2ТП (отходы), позволяющие осуществлять учет движения твердых отходов и оценивать уровень их воздействия на окружающую среду. На уровне предприятия этой цели достигает Экологический паспорт природопользователя, содержащий раздел «твердые отходы».

Мониторинг воздействия отходов на окружающую среду является частью единой государственной системы экологического мониторинга и включает контроль, в том числе лабораторный, за воздействием отходов на всех стадиях обращения с ними на компоненты окружающей природной среды.

В РФ ведется по единой системе государственный кадастр отходов, включающий федеральный классификационный каталог отходов, государственный реестр объектов размещения отходов, а также банк данных об отходах и о технологиях их использования и обезвреживания.

2. Административные меры. К ним относятся нормы права, лицензирование, сертификация, нормирование, экологическая экспертиза, государственный контроль и аудит. В основе законодательства по охране окружающей среды от твердых отходов производства и потребления лежат Конституция РФ, Закон «Об охране окружающей среды», Закон «Об отходах производства и потребления». В их развитие приняты Постановления Правительства РФ, нормативные правовые акты органов государственной власти субъектов РФ и местного самоуправления в пределах их компетенции.

Лицензированию подлежит деятельность по обращению с опасными отходами. Для получения лицензии в составе документов, представляемых в лицензионную комиссию, должны быть сведения о видах отходов, классе их опасности для окружающей среды. Лица, допущенные к деятельности по обращению с отходами, должны иметь профессиональную подготовку, подтвержденную свидетельством на право работы с опасными отходами.

Нормирование как административный метод регулирования природопользования применяется в сфере обращения с твердыми отходами в форме разработки нормативов образования отходов и в форме лимитов на их размещение. При установлении нормативов образования отходов и лимитов на их размещение учитываются:

материальный баланс в производстве продукции, являющемся источником образования отходов, удельные отраслевые нормативы образования отходов,

предельно допустимые вредные воздействия отходов, предполагаемых к размещению, на окружающую среду;

наличие возможности утилизации отходов на данном или других производствах;

производственные мощности объектов хранения отходов (площади, вместимость) и их соответствие экологическим требованиям;

сохранность у размещаемого отхода свойств вторичного сырья.

Нормативы образования отходов и лимиты на их размещения разрабатываются природопользователями в виде проекта, утверждение которого производится государственным органом, осуществляющим регулирование и сфере обращения с отходами.

Экологической экспертизе подлежат материалы, обосновывающие любую деятельность, осуществление которой связано с обращением с отходами и их возможным воздействием на окружающую среду.

Государственный контроль и аудит в сфере обращения с твердыми отходами осуществляются аналогично соответствующему регулированию по природным ресурсам, механизмы которого изложены выше.

3. Экономические меры. Меры экономического регулирования в сфере обращения с твердыми отходами включают плату за размещение отходов в объектах окружающей природной среды и на полигонах, а также вышеописанные дотации, экологическое страхование, система «налог-залог», налоговые методы, стимулирующие внедрение малоотходных технологий, уменьшение токсичности образующихся отходов, а также мероприятия по изоляции опасных отходов. При внедрении платы за размещение отходов исходят из следующих принципов:

за размещение более опасных отходов взимается более высокая плата, максимальная плата устанавливается для отходов 1 класса опасности, минимальная -- для 4 и 5 классов опасности;

надежная изоляция отходов от воздействия на окружающую среду и человека уменьшает размер платы. Плата за размещение твердых отходов на полигонах, отвечающих всем требованиям экологической безопасности, не взимается. Плата за несанкционированное размещение отходов в окружающей природной среде взимается в 5-кратном по отношению к плате за размещение отходов в предлах установленных лимитов размере;

плата за размещение отходов в количестве сверхустановленного лимита взимается в 5-кратном размере.

Функционирование системы государственного регулирования обращения с твердыми отходами позволяет уменьшать уровень воздействия отходов на окружающую среду.

4.Инженерно-технические мероприятия

К инженерно-техническим мероприятиям по охране окружающей среды от твердых отходов можно отнести отмеченные выше мероприятия по обеспечению локализации, изоляции опасных отходов на всех стадиях обращения с ними, а также переход на малоотходные технологические процессы с минимальным количеством образования токсичных компонентов. В сфере обращения с бытовыми отходами -- это мероприятия по уменьшению токсичности компонентов отходов, особенно упаковочного материала, неутилизируемой тары.

Другая группа мероприятий инженерного характера направлена на утилизацию образующихся отходов, то есть на вовлечение в оборот вторичных материальных ресурсов. Уровень утилизации наиболее распространенных отходов в развитых странах в конце XX в. составлял: по алюминию -- от 18% в Швеции до 40% в Нидерландах; по бумаге -- от 27% в США до 46% в Нидерландах; по стеклу -- от10% в США до 53% в Нидерландах. В обрабатывающей промышленности Японии утилизируется более 52% отходов. В России переработке подвергается не более 20% промышленных отходов.

Многочисленные технологии переработки отходов можно свести к 3 основным типам:

Термические;

физико-химические технологии;

биотехнологии.

1. Термические технологии применимы для утилизации любых видов твердых отходов. Процесс проходит при высоких (до 3000 К и выше) температурах в окислительном или восстановительном режиме с подачей воздуха, кислорода, других газов при возможности создания ре гул и регулируемых параметров для обезвреживания любого вещества, в т.ч. диоксинов, ПХБ, пестицидов и т.п. Продукты терморазложения подвергаются химическим взаимодействиям с образованием нетоксичных веществ. Такова технология получения железноокисных пигментов из отходов машиностроительного производства: железной стружки, опилок, чугунной дроби и т. п.

2. Физико-химические технологии не обладают универсальностью, но дают результат при утилизации конкретных видов отходов, например, автопокрышек и других резинотехнических материалом, полимерных материалов. В развитых странах с высоким потреблением полимеров сформировалась целая отрасль по переработке таких отходов со 100% их утилизацией. Огромные возможности современной науки и техники позволяют говорить о перспективности утилизации все большего количества отходов; более того, в условиях истощения природных ресурсов, проявляющегося дефицита сырья это объективно единственный путь обеспечения народного хозяйства предметами труда и снижения экологической напряженности.

3. Биотехнологии относятся к числу наиболее перспективных в решении вопроса утилизации отходов. Уже сейчас биотехнологии широко используются для концентрации из растворов тяжелых металлов, очистки сточных вод и почвы от нефтяных загрязнений, производства белковых продуктов из древесины, нефтяных парафинов, природного газа. Хорошую перспективу имеет переработка ТБО в газ с теплотворной способностью 4000--6000 ккал/м³ и органическое удобрение.

Урок №7. Обезвреживание и захоронение отходов (ТПО и ТБО)

Обращение с отходами -- деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов.

Основу нормативно-правовой базы обращения с отходами на федеральном уровне в России составляют:

-- Федеральный закон РФ № 7 ФЗ от 10.01.2003 г. «Об охране окружающей среды»;

-- Федеральный закон РФ от 24.06.1998 г. № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» (с изменениями от 29.12.2000 г.);

-- Правила разработки и утверждения нормативов образования отходов и лимитов на их размещение. Утверждены Постановлением Правительства РФ от 16.06.2000 г. № 461;

-- Блок межгосударственных (СНГ) стандартов, объединенных рубрикой «Ресурсосбережение. Обращение с отходами»;

-- Концепция обращения с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации. Утверждена Постановлением коллегии Госстроя РФ от 22.12.1999 г. № 17.

Методы переработка (обезвреживания) ТБО

В мировой практике наибольшее распостранение получили следующие методы обращения с ТБО:

Сжигание на мусороперерабатывающих заводах;

Предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных веществ из отходов;

Компостирование с получением азотного удобрения или биотоплива;

Ферментация (получение биогаза);

Пиролиз ТБО - высокотемпературный (около1700⁰С) нагрев без доступа воздуха;

Строительство полигонов для длительного захоронения отходов (с возможностью их частичной переработки.)

Утилизация твердых бытовых отходов городов

Утилизация городских ТБО входит в число мировых проблем, требующих неотложного решения. Особенно остро эта проблема стоит в крупных и средних городах, не говоря уже о мегаполисах.

В большинстве стран мира, прежде всего развитых, для утилизации существует унифицированная система, которая позволяет депонировать или переработать каждый компонент. Указанная система в общем виде состоит из трех взаимодополняющих и связанных между собой блоков:

1) рециклинг или повторное использование.

Главное в процессе рециклинга - селективный (избирательный) сбор, сортировка отходов и подразделение по категориям: стекло, бумага, металлы, пластмасса, батарейки, резина, текстиль, пищевые отходы и садовый мусор.

2) собственно утилизация, направленная, прежде всего, на сокращение объемов ТБО;

3) депонирование или складирование.

Складирование - это наиболее распространенный способ обращения с твердыми отходами городов. Неконтролируемое (несанкционированные ) свалки.

Методы переработка (обезвреживания) ТПО

Для переработки твердых отходов применяются такие процессы:

· дробление (отходы горнодобычи, шлаки, штейны, фосфогипс, пиритные и колчеданные огарки и др.)

· измельчение (резинотканевые, из полимерных материалов, древесные и др.),

· классификация и сортировка по видам и свойствам,

· обогащение в тяжелых средах, отсадка,

· магнитная и электрическая сепарация,

· твердофазная экстракция и т. д.

· химические: термические (или термохимические):

Термическое обезвреживание производят прямым сжиганием или пиролизом твердых отходов.

Сжиганию подвергают полимерные материалы (пластмассы, смолы, резину), органические вещества с температурой плавления более 30...40 °С, текстильные отходы и др.

Некоторые органические отходы (содержащие, например, целлюлозу, резину, полимеры) можно подвергать пиролизу. Пиролиз относится к прогрессивным способам переработки пластмассовых отходов. Он протекает при 500... 1000 °С в бескислородной (обедненной кислородом) атмосфере, что препятствует возгоранию полимеров.

Сжигание производственных твердых отходов можно проводить в печах различной конструкции.

· сушка осадков сточных вод (центрифугирование, фильтр-прессование, фильтрование на различных аппаратах, например вакуум-фильтрах) уменьшает влажность до 70...80%, последующая термическая сушка - до 15...25%.

Сухие осадки можно сжигать в печах различного типа, например в многоподовых или барабанных реакторах кипящего слоя.

Для переработки влажного осадка применяют отстойники различного типа и конструктивного исполнения, в которых идут ферментация и перегнивание осадка.

Утилизация переработка отходов ТПО.

Утилизация представляет собой переработку отходов, имеющую с целью использование полезных свойств отходов или их компонентов. В этом случае отходы выступают в качестве вторичного сырья. Утилизацию можно подразделить на первичную, вторичную и смешанную.

...