Задачи промышленной экологии

Промышленная экология рассматривает не только воздействие человеческой деятельности на природную среду (флору и фауну), но и воздействие загрязненной окружающей среды на здоровье человека.

Промышленная экология – это наука о новых технологических процессах, машинах и аппаратах, позволяющие создавать производства, гармонирующие с окружающей средой. Такие производства обладают минимальным отрицательным воздействием на биосферу.

Биосфера (от био... и сфера) – область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную и динамическую систему. Термин биосфера введен в 1875 году Э. Зюссом. Учение о биосфере, как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в т. ч. человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В.И. Вернадским (1926 г.).

Флора – исторически сложившаяся совокупность видов растений, населяющих какую-либо территорию. Различают флору Земли, отдельных материков и их частей, островов, горных систем и т.п., а также флору стран, административных областей и т.д. Латинское слово «Flora» происходит от имени богини цветов и весеннего цветения в римской мифологии Флоры.

Фауна (от лат. Fauna – богиня лесов и полей, покровительница животных в римской мифологии) – исторически сложившаяся совокупность видов животных, обитающих на определенной территории. Термин фауна применяется и к совокупности животных какой-либо систематической категории (фауна птиц – орнитофауна, рыб – ихтиофауна).

Современная биосфера является продуктом многообразных процессов, протекающих на Земле 3,5 млрд. лет. Окружающая нас атмосфера создана природой и оставалась неизменной в течение последних 50-70 млн. лет. Однако в наше время наблюдается изменение состава атмосферы, её прозрачности, разрушение озонового слоя. Нередко появление смога (от англ. smoke – дым и fog – густой туман). Природа загрязняется оксидами серы и азота, свинцом, ртутью, канцерогенными веществами (бенз(а)пиреном и др.) и т. д.

В процессах производства строительных и огнеупорных материалов перерабатывается значительное количество природного сырья (известняк, глина, песок, гранит и многие другие) и органических веществ (битумы и др.). Значительная часть сырьевых материалов измельчается до пылевидного состояния в мельницах, сушится или обжигается в потоке горячих газов. В атмосферу выбрасывается большое количество аэрозолей – запыленных горячих газов и воздуха, содержащих компоненты, отрицательно влияющих на окружающую среду, ухудшающих условия жизни и труда.

Например, при выпуске 1 тонны цемента мокрым способом выделяется 20-25 тыс. м³ аэрозолей, содержащих до 700 кг пыли. Территория около цементных заводов постоянно покрывается слоем цементной пыли.

Значительную опасность для здоровья людей несут хромсодержащие огнеупоры. При определенных условиях, в частности, при контакте таких огнеупоров с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов образуется экологически чрезвычайно опасный шестивалентный хром. Переход Cr ³⁺ в Cr ⁶⁺ заметно ускоряется в условиях эксплуатации хромсодержащих огнеупоров в обжиговых печах в окислительной атмосфере. Как следствие, в портландцементе, долгое время производившемся отечественными предприятиями, содержание канцерогенного шестивалентного хрома не отвечало современным требованиям и превышала предельно-допустимую концентрацию в несколько раз. Экологическая проблема решается заменой хромсодержащих огнеупоров на шпинелидные (соединение оксидов алюминия и магния).

На предприятиях, выпускающих строительные материалы и изделия, на участках сушки и просева кварцевого песка запыленность колеблется от 10 до 30 мг/м³ , иногда содержание пыли достигает 50-100 мг/м³. Пыль содержит до 70 % SiO ₂, основная масса частиц имеет размеры менее 5 мкм. Аналогичная ситуация существует на участках дробления и смешения компонентов, где кроме силикозо-опасности, пыль характеризуется значительной щелочностью (до 20-25 %). При попадании кварцевой пыли в лёгкие человека организм не может растворить химически прочные кристаллики диоксида кремния. Эти частицы начинают обрастать плотной волокнистой тканью, и часть лёгких перестаёт функционировать – это заболевание называется фиброз (фибра – волокно). Следствием фиброза является силикоз – заболевание всего организма.

Значительные количества запыленных газов с потерей полуфабрикатов и готовых материалов выделяются в атмосферу при производстве гипса, керамики, стекла, огнеупоров, эмали, легких пористых материалов и др. Подобных примеров в практике работы предприятий строительно-технической промышленности множество.

Техногенные процессы странах по своим масштабам и интенсивности уже сопоставимы с основными природообразующими процессами.

Ежегодно в мире:

- извлекается из недр Земли около 120 млрд. тонн руды, горючих ископаемых и строительных материалов;

- рассеивается на полях свыше 500 млн. тонн удобрений и 4 млн. тонн разнообразных ядохимикатов;

- сбрасывается в водоёмы примерно 600 куб. км. промышленных и бытовых жидких отходов;

- сжигается до 9 млрд. тонн условного топлива;

- выбрасывается в атмосферу более 20 млрд. тонн CO ₂, что меняет состав атмосферы.

Выбросы твёрдых веществ и выпадение соединений серы и азота с кислотными дождями и унесенных в атмосферу твердых частиц приводят к загрязнению литосферы и гидросферы.

Антропогенное воздействие на биосферу многообразно и в последние годы оно приближается к критически допустимому. Особенно опасно отрицательное вмешательство в судьбу атмосферы. Критическая черта допустимого воздействия определяется:

- глобальным увеличением выбросов многообразных антропогенных веществ;

- выбросами теплоты, влияющими через непосредственный нагрев на состояние атмосферы;

- изменением радиационных параметров, особенно приземных слоев атмосферы, в которых пребывают люди, животные, растения.

Требования к созданию современных экологически безопасных производств:

1. Разработка принципов функционирования производств, исключающих отрицательное влияние на биосферу.

2. Создание теоретических основ химических технологий, обеспечивающих комплексную переработку сырья и позволяющих экономически выгодно выделять целевые компоненты и вредные вещества из промышленных отбросов.

3. Разработка методов, технологий и аппаратуры очистки отбросных газовых потоков, вторичного использования, хранения или уничтожения жидких и твердых отходов, а также обеспечивающих создание замкнутых водооборотных циклов.

4. Экономичное использование теплоты при сжигании топлива и химических превращениях.

5. Создание теоретических основ и техники для новых природоохранных процессов: опреснения сточных вод, гидротермального синтеза природного сырья, проведения технологических процессов в защитных средах.