2015-01-30
6787
Технический мир находится в явном противоречии с законами жизни на Земле (и естественными экологическими системами) - идет объективное разрушение окружающей среды. Диалектика взаимодействия общества и природы заключается в оценке глубины этих противоречий и в выборе возможностей (путей) их разрешения, в связи с чем рождается ряд вопросов о взаимном влиянии качества окружающей среды и существования жизни человека..
Все это и является предметом экологии - науки о взаимоотношениях между живыми организмами и средой обитания. Термин «экология» (греч. oikos - жилище, местопребывание, дом; logos -учение, наука) предложил в 1866 г. немецкий биолог Э. Геккель. Современная экология, изучает взаимодействие человека и биосферы, общественного производства с окружающей его природной средой и другие проблемы [4], включает разные направления, в частности, охрану окружающей среды (или охрану природы), защиту биосферы, инженерную экологию, промышленную экологию, экологическую безопасность.
К компетенции экологов относятся законодательные, организанионные, санитарно-гигиенические, инженерно-технические и другие мероприятия, предупреждающие или снижающие вредное воздействие результатов деятельности человека на биологические системы.
Большую актуальность приобрели прикладные направления теоретической экологии, связанные с решением задач по идентификации и оценке опасностей антропогенных воздействий, защите окружающей среды и обеспечению высокого уровня жизни людей.
При рассмотрении многих экологических проблем, особенно прикладного характера [5], широко применяются понятия «экологическая обстановка», «экологическая опасность (безопасность)» и «ресурсосбережение». Большое распространение находят такие понятия, а так же «химическая, радиационная обстановка», «опасность (безопасность)», «допустимые уровни» шума, электромагнитных излучений и др., относящиеся к частным областям взаимодействия природы с живыми организмами.
Например, экологическая безопасность трактуется как любая деятельность человека, исключающая вредное воздействие на окружающую среду [6]. Под экологической безопасностью понимают также положение, при котором путем правового нормирования, выполнения экологических, природозащитных и инженерно-технических требований предотвращаются или ограничиваются опасные для жизни и здоровья людей, разрушительные для народного хозяйства и окружающей среды последствия экологических катастроф [7].
Окружающая среда - совокупность всех материальных тел, сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека, совокупность абиотической (компоненты и явления неживой, неорганической природы: климат, свет, химические элементы и вещества, температура), биотической (факторы взаимодействия особей и видов: конкуренция, паразитизм и др.) и социальной сред, влияющих на человека и его деятельность.
Понятие «природная среда» более узкое. Оно включает совокупность объектов и условий природы, в которых протекает деятельность какого-либо субъекта [8].
К факторам, проявляющимся в результате деятельности человека, относятся антропогенное и техногенное воздействие на природную среду.
Антропогенное воздействие - любой вид хозяйственной деятельности в его отношении к природе, техногенное - целенаправленный процесс технической (в том числе геологической) деятельности человека в биосфере и околоземном пространстве.
В зависимости от вида антропогенного воздействия (рис. 1.1) понятие «экологическая безопасность» может трансформироваться в широко применяемое на практике «химическая безопасность» - совокупность определенных свойств объектов окружающей среды и создаваемых условий, при которых (с учетом экономических, социальных факторов и научно обоснованных допустимых дозовых нагрузок химических вредных веществ) удерживаются на разумно низком, минимально возможном уровне риска возникновение аварий на химически опасных объектах, прямое и косвенное воздействие этих веществ на окружающую среду и человека, и исключаются отдаленные последствия влияния химически вредных веществ для настоящего и последующих поколений [9].
Поддержание и обеспечение экологической (химической) обстановки на приемлемом уровне по определяющим ее параметрам во многом достигается целенаправленной деятельностью людей. Эта деятельность, выражающаяся в определенных мероприятиях, называется экологическим (химическим) обеспечением.
Экологическое обеспечение - комплекс мероприятий организационно-технического, социально-экономического, правового регулирования, направленных на сохранение и восстановление качества природной среды, а также обеспечение высокого уровня жизни людей в процессе функционирования народно-хозяйственных, культурно-бытовых и других объектов и структур.
Экологuзация - процесс неуклонного и последовательного внедрения систем, в частности, технологических, управленческих решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов и условий наряду с улучшением или хотя бы сохранением качества природной среды на локальном, региональном и глобальном уровнях [5].
Экологuзацuя технологий (производств) - мероприятия по предотвращению отрицательного воздействия производственных процессов на природную среду - осуществляется разработкой малоотходных (ресурсосберегающих) технологий, аппаратов и оборудования, дающих на выходе минимум вредных выбросов.
Экологuзированные технологии - производственные процессы и производства, которые не нарушают естественные круговороты в природе, сводят до минимума поступление загрязняющих веществ в биосферу и гармонично вписываются в природные условия [5].
В их основу должны быть положены следующие принципы:
1. Пространственная компактность: каждое предприятие должно занимать минимально разумную территорию, а его цеха и отделы - работать по принципу: создание экологически чистой продукции - ее сбыт - возврат отходов в производство;
2. Малоотходность (теоретически безотходность) технологий и производств;
3. Замкнутость проuзводственных циклов, что позволяет сохранить в чистоте природную среду и уменьшить потребление природных ресурсов;
4. Возможность вторичной переработкu (рекуперации) отходов до такой степени, чтобы сделать их допустимыми для разложения и включения в естественные круговороты.
Опираясь на основные понятия экологии и ее прикладных ответвлений, можно рассматривать и устанавливать главные способы(методы) разрешения конфликта человека с природой, сохранение высокого качества окружающей среды и здоровья населения.
Комплексное решение данной задачи возможно лишь при владении специалистом того или иного производства знаниями в области экологии, позволяющими ему оценивать свои технологии с позиций охраны окружающей среды, то есть обладать экологическим мышлением. Мы должны перейти в новое состояние, имя которому ноосфера, то есть сфера разума (В.И. Вернадский, 1920). У человечества нет иного выбора. Ноосфера - сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная деятельность человека становится определяющим фактором.
Триада «биосфера – техносфера - ноосфера» - это системное образование современности, обладающее внутренним единством и логикой развития. Логической основой этого образования являются следующие практические разделы экологии как науки.
Прикладная экология - дисциплина, изучающая механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывающая принципы рационального использования природных ресурсов без деградации среды жизни [4, 5].
Инженерная экология - дисциплина, изучающая общие и локальные закономерности формирования техносферы и способы управления ею в целях защиты и безопасности природной среды[5], или система инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества среды в условиях растущего промышленного производства [10].
Промышленная экология - дисциплина, рассматривающая воздействие промышленности - от отдельных предприятий до техносферы - на природу и, наоборот, - влияние условий природной среды на функционирование предприятий и их комплексов [11].
Фактически и согласно вышеупомянугым определениям, существуют две группы задач охраны окружающей природной среды (ООПС): экологические и инженерные, причем первые могут решаться с помощью вторых.
Малоотходные (безотходные) технологии и замкнутые циклы - одна из самых радикальных мер защиты окружающей среды от загрязнений. Далее сформулированы четыре основных направления их развития (в соответствии с Декларацией о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов, принятой в Женеве в 1979 г.):
1. Создание бессточных технологических систем различного назначения на базе существующих и перспективных методов очистки и повторно-последовательного использования нормативно очищенных стоков;
2. Разработка и внедрение систем переработки промышленных и бытовых отходов, которые рассматриваются при этом как вторичные материальные ресурсы (ВМР);
3. Разработка технологических процессов получения традиционных видов продукции принципиально новыми методами, при которых достигается максимально возможный перенос вещества и энергии на готовую продукцию;
4. Разработка и создание территориально-промышленных комплексов (ТПК) с возможно более полной замкнутой структурой материальных потоков и отходов производства внутри них.
Безотходная технология - экологическая стратегия промышленного производства, включающая комплекс мероприятий, обеспечивающих минимальные потери природных ресурсов при максимальной экономической эффективности [12].
Критерием безотходной технологии является такое комплексное использование сырья и энергии, при котором процесс производства продукции не сопровождается загрязнением окружающей среды. При этом техногенный круговорот сырья, продукции и отходов предопределяет замкнутость производственного цикла, что по существу и составляет основу безотходной технологии. Принцип безотходной технологии затрагивает все звенья производственной деятельности: разработку новых технологических рецептов, аппаратурного оформления, экономических, экологических мероприятий и т.д. По официальному определению, данному на Международном семинаре по малоотходной технологии в Ташкенте в1984 г., «безотходная технология» - такой способ осуществления производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используют сырье и энергию в цикле сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные ресурсы, и таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».
К концепции безотходной технологии существует два подхода. Один основан на законе сохранения вещества, в соответствии с которым сырье (материя) всегда может быть преобразовано в ту или иную продукцию. Следовательно, можно создать такой технологический цикл, в котором все экологически опасные вещества будут преобразовываться в безопасный продукт или исходное сырье. Согласно другому, полностью безотходную технологию нельзя создать ни практически, ни теоретически (подобно тому, как энергию нельзя полностью перевести в полезную работу в соответствии со вторым законом термодинамики, так и сырье невозможно полностью перевести в полезный экологически безопасный продукт). Другими словами, полностью безотходная технология - идеальная система, к которой должен стремиться всякий реальный технологический цикл, и чем больше будет это приближение, тем меньшим будет экологически опасный след.
В этом отношении более реальной является так называемая малоотходная технология - такой способ производства продукции, когда вредное воздействие на окружающую среду доведено до санитарно-гигиенических норм и соответствующих ПДК - предельно допустимым концентрациям.
Иногда используют понятие «экологически чистая технология», подразумевая такой метод производства продукции, при котором сырье и энергию применяют настолько рационально, что объемы выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ и отходов сведены к минимуму.
Таким образом, приняв, что полностью безотходная технология - это идеальная модель производства, можно утверждать, что и малоотходная технология требует определенных корректирующих коэффициентов, оценивающих степень их приближения к безотходной.
Имеется ряд подходов к определению безотходности производств: экспериментальная оценка, оценки по сырьевому и энергетическому балансам, полноте использования эксергии, по общему параметру оптимизации, полученному с помощью функции желательности или технологического профиля, а также экономическим путем при сопоставлении затрат на производство продукции. Общий баланс относительной токсичности массы (ОТМ) вредных веществ:
Σ(Mc + Мв) - Σ M" - Σ Mp= О, (1.1)
где Мс + Мв - масса отходов, поступающих в окружающую среду с газовыми выбросами и сточными водами; Σ M" - масса нейтрализованных отходов; Σ Mp - масса рассеянных отходов.
Относительную экологичность типового процесса, технологической линии, цеха определяют по формуле
А= (Σ(Mc+Mb)- Σ М") 100%/ Σ (Mc+MB) (1.2)
при А →0- процесс является безотходным.
Методология оценки категории безотходности химических производств предполагает, что коэффициент безотходности kб = j (kм, kэ, k а), где kм, kэ - коэффициенты полноты использования материальных и энергетических ресурсов, соответственно; k а - коэффициент соответствия экологическим требованиям. Производства в зависимости от величины kб и мощности разделяют на три категории: безотходные (kб > 0,97), малоотходные (0,80-0,90 < kб < 0,90-0,97) и рядовые (kб:<; 0,80).
Для угольной промышленности
kб = 0,33 (kп + kв + kпг), (1.3)
где kп - коэффициент использования породы, образующейся в результате горных работ; kв - коэффициент использования попутно забираемой воды, образующейся при добыче угля; kпг - коэффициент использования пылегазовых отходов.
В общем случае для оценки степени совершенства технологического процесса, учитывая взаимодействие с окружающей средой, за критерий безотходности принят коэффициент экологического действия (к. э. д.)
k= Вт /Вф = Вт /(Вт + Вп) (1.4)
где Вт - теоретическое воздействие, необходимое для производства; Вф - фактическое воздействие; Вп - воздействие, определяемое конкретным производством.
Если Вф» Вт, то К → 0, т. е. данное производство абсолютно не учитывает требований экологической безопасности, что неизбежно ведет к так называемому экологическому «просчету» или экологическому«бумерангу». Чем больше к. э. в., тем более совершенно производство с учетом воздействия на окружающую среду, и тем более существенно приближение к безотходной технологии.
Социально-экономический эффект безотходных производств определяют по комплексному критерию
η= Σ Э i - У /З п → mах, (1.5)
где Э i - сумма всех эффектов, достигаемых при внедрении безотходного производства; у - ущерб от загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления; З п - полные затраты на осуществление безотходного производства.
При наличии ряда вариантов безотходного производства должен быть выбран вариант с наибольшими η при минимальных З п. Сочетание прогрессивной технологии с современными методами очистки и контроля газопылевых выбросов, вторичного использования отходов позволяет реконструировать существующие и проектировать новые цеха, отдельные производственные участки, отвечающие всем требованиям экологической безопасности.
