Средства измерений, их основные элементы

Средства измерения - совокупность технических средств, используемых при различных измерениях и имеющих нормированные метрологические свойства, в частности по единицам и точности измерений, надежности и воспроизодимости результатов, а также требованиям к конструкциям и размерам.

Основными видами средств измерений являются меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки.

Измерительный прибор - это средство измерения, служащее для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия.

Измерительный преобразователь - средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи и дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не воспринимающегося непосредственно.
Наибольшая часть преобразователей - это первичные преобразователи (датчики, сенсоры). Важнейшей характеристикой первичного преобразователя является функциональная зависимость между контролируемой величиной и выходным сигналом.
Промежуточные преобразователи: усиливают, линеаризуют, интегрируют измерительную информацию.
Передающие преобразователи: предназначены для дистанционной передачи сигнала.

Измерительные установки - это средства измерения, представляющие совокупность измерительных приборов, расположенных в одном месте и конструктивно связанных друг с другом (автомобильные, самолетные шкалы).

Вторичные измерительные устройства - это средства измерения, предназначенные для работы в комплекте с измерительными приборами.

Самопишущие приборы - автоматически регистрируют на бумажном или другом носителе информации изменения текущей величины от времени. К таким приборам относится, например, сейсмограф.

Шкалы приборов

Шкалы делят на:

• прямолинейные
• дуговые
• круговые равномерные
• круговые неравномерные
• барабанные

Любая шкала имеет начало отсчета (наименьшее значение величины - нижний предел измерения прибора) и конец отсчета (верхний предел измерения); конца отсчета может и не быть.

Каждая шкала имеет характеристику

q = f (φ)
φ - угол поворота указателя;
q - отсчет по шкале.

Для приборов с прямолинейным отсчетом:

q₁ = f₁ (N)
N - линейное смещение указателя.

Для дуговых и круговых шкал

q₂ = φ·R_m
Rm - радиус шкалы.

Деление - это промежуток между осями или центрами двух смежных отметок.

Образцовые меры - предназначены для градуировки и поверки рабочих мер.

Эталоны - служат для воспроизведения и хранения единиц измерения с наивысшей точностью, достигаемой при данном уровне науки и техники, а также для поверки мер приборов и преобразователей высшего разряда.

Поверка - это операция сравнения показаний средств измерения с образцовыми для определения их погрешности или поправок к показаниям.

Статические характеристики и чувствительность измерительных приборов.

Зависимость выходной величины от входной, выраженная аналитически или графическив установившихся режимах работы - это статическая характеристика измерительных приборов.

x - значение измеряемой величины;
f, N - координаты указателя.

Зависимость (*) - уравнение шкалы прибора или градуировочной характеристики преобразователя.

Для статической характеристики при линейной градуировке: Y₀ = k·X₀

При нелинейной градуировке может проявляться гистерезис, порог чувствительности прибора и явления насыщения.

Рылейная характеристика определяет выходную зависимость, определяемую скачком. k - это чувствительность прибора.
Для линейной характеристики:

Если характеристика нелинейная, то чувствительность определяется дифференцированием выходной величины по входной.
S = dY/dX

Величина, обратная чувствительности прибора - цена деления.

Порог чувствительности - наименьшее изменение значения измеряемой величины, способные вызвать малейшее изменение показания прибора.

Динамические характеристики измерительных приборов.

Измерительные приборы, с помощью которых оценивают временное изменение величины, практически не могут без запаздывания следить за изменениями. Величина запаздывания зависит от принципа действия и конструкции прибора. Зависимость показания прибора от изменения величины - динамическая характеристика прибора.

Графическое изменение выходной величины при скачкообразном изменении входной представляет собой переходной процесс.

Динамическая погрешность - это разность между показаниями прибора и действительным значением измеряемой величины в данный момент времени.

Δд = Xд - X
Xд - показания прибора;
X - истинное значение входной величины;
τнр - время начала реагирования (время от момента изменения значения измеряемой величины на входе прибора до момента начала изменения показаний;
Т - время переходного процесса (время, в течение которого показания после изменения измеряемой величины входят в 5% зону;
Тр - полное время установления показаний.

5. Использование современных компьютерных технологий. Алгоритмы и математическое моделирование.

6. Экологические проблемы хозяйственной деятельности.

Эколо́гия (от греч. οικος — дом, хозяйство, обиталище и λόγος — учение) — наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы. Термин впервые предложил в книге «Общая морфология организмов» («Generalle Morphologie der Organismen») в 1866 году немецкий биолог Эрнст Геккель. Экология — это наука, изучающая взаимоотношения между человеком, растительным и животным миром и окружающей средой, в том числе влияние деятельности человека на окружающую среду и живую природу.
Сельское хозяйство — отрасль хозяйства, направленная на обеспечение населения продовольствием (пищей, едой) и получение сырья для ряда отраслей промышленности. Отрасль является одной из важнейших, представленной практически во всех странах. В мировом сельском хозяйстве занято около 1,1 млрд экономически активного населения (ЭАН).
Экологические проблемы сельского хозяйства
Сельское хозяйство создаёт большее воздействие на природную среду, чем любая другая отрасль народного хозяйства. Причина этого в том, что сельское хозяйство требует огромных площадей. В результате меняются ландшафты целых континентов. На Великой Китайской равнине рос субтропический лес, переходя на севере в уссурийскую тайгу, а на юге в джунгли Индокитая. В Европе агроландшафт вытеснил широколиственные леса, на Украине поля заменили степи.
Сельскохозяйственные ландшафты оказались неустойчивы, что привело к ряду локальных и региональных экологических катастроф. Так неправильная мелиорация стала причиной засоления почв и потери большей части возделываемых земель Междуречья, глубокая распашка привела к пыльным бурям в Казахстане и Америке, перевыпас скота и земледелие к опустыниванию в зоне Сахель в Африке.
Сильнее всего на природную среду воздействует земледелие. Его факторы воздействия таковы:

• сведение природной растительности на сельхозугодья, распашка земель;
• обработка (рыхление) почвы, особенно с применением отвального плуга;
• применение минеральных удобрений и ядохимикатов;
• мелиорация земель.

И сильнее всего воздействие на сами почвы:

• разрушение почвенных экосистем;
• потеря гумуса;
• разрушение структуры и уплотнение почвы;
• водяная и ветровая эрозия почв;

Существуют определённые способы и технологии ведения сельского хозяйства, которые смягчают или полностью устраняют негативные факторы, например, технологии точного земледелия.
Животноводство влияет на природу меньше. Его факторы воздействия таковы:

• перевыпас -то есть выпас скота в количествах превышающих способности пастбищ к восстановлению;
• непереработанные отходы животноводческих комплексов.

К общим нарушениям, вызываемым сельскохозяйственной деятельностью можно отнести:

• загрязнение поверхностных вод (рек, озёр, морей) и деградация водных экосистем при эвтрофикации; загрязнение грунтовых вод;
• сведение лесов и деградация лесных экосистем (обезлесивание);
• нарушение водного режима на значительных территориях (при осушении или орошении);
• опустынивание в результате комплексного нарушения почв и растительного покрова;
• уничтожение природных мест обитаний многих видов живых организмов и как следствие вымирание и исчезновение редких и прочих видов.

Во второй половине XX века стала актуальна ещё одна проблема: уменьшение в продукции растениеводства содержания витаминов и микроэлементов и накопление в продукции как растениеводства, так и животноводства вредных веществ (нитратов, пестицидов, гормонов, антибиотиков и т. п.). Причина − деградация почв, что ведёт к снижению уровня микроэлементов и интенсификация производства, особенно в животноводстве.
Хозяйственная деятельность предприятий разных отраслей экономики и разных форм собственности сопряжена с разными видами рисков. Среди таких фундаментальных сдвигов второй половины минувшего столетия следует назвать резкое возрастание роли экологических факторов в экономической жизни общества. Причиной указанного возрастания явилось быстрое и в значительной мере неконтролируемое развитие науки, техники и производительных сил, которое, в свою очередь, привело к неуклонно растущей техногенной нагрузке на окружающую природную среду, нарушению сохранявшегося на протяжении всей предыдущей истории человечества равновесия в биосфере планеты, истощению многих видов природных ресурсов и загрязнению среды обитания человека.
Формы проявления негативного действия экологического фактора на микроэкономическом уровне в основном сводятся к разным осложнениям для деятельности фирм (предприятий) как основных субъектов хозяйственной деятельности; среди них: повышение издержек производства, обострение проблемы реализации экологически небезопасных товаров и услуг, появление угроз для физической безопасности рабочих и служащих предприятий (угрозы для здоровья и жизни), обесценение основных фондов и опасность их полного разрушения, финансовые потери в связи с возмещением экологических ущербов обществу и т.д. На макроэкономическом уровне негативное воздействие экологического фактора проявляется в замедлении темпов экономического развития (выражаемых в динамике такого традиционного показателя, как валовой внутренний продукт - ВВП), снижении международной конкурентоспособности отдельных отраслей национальной экономики, росте безработицы и т.д.
Чрезмерная химизация сельского хозяйства. В течение нескольких десятилетий химические способы защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей признавались наиболее перспективными методами повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. В нашей с гране до последнего времени это представление служило "обоснованием" для выделения значительных средств па производство пестицидов в ущерб развитию альтернативных, экологически чистых технологий ведения сельского хозяйства.
Меры борьбы:
разработка системы стимулирования хозяйственной деятельности и установ-ление пределов ответственности за ее экологические результаты, при которых биосфера воспринимается уже не толь-ко как поставщик ресурсов, а как фун-дамент жизни, сохранение которого должно быть непременным условием функ-ционирования социально-экономичес-кой системы и ее отдельных элементов;

7. Природные ресурсы и принципы рационального природопользования.

Современные научные основы и принципы рационального природопользования должны базироваться на методологических принципах современной ресурсологии, коротко упомянутых в разд 4 Рассмотрим их подробнее

1 неисчерпаемых ресурсов не существует На планете Земля по отношению к человеческой деятельности действует непреложный закон исчерпаемости всех природных ресурсов Даже источники космической энергии - солнечное излучение я и гравитационная (приливная) энергия могут оказаться ограниченными во времени из-за изменения их качества на Земле под воздействием антропогенных дидій.

2 Полнота природных ресурсов зависит от уровня их восстанавливаемости Объем изъятия ресурсов, что превышает возможности их естественного восстановления, по сути переводит ресурсы в категорию невозобновляемых ниих.

Превышение изъятия над восстановлением, даже временное, опасно не столько сокращением запасов ресурсов, сколько нарушением природных регуляторных механизмов восстановления

3 Никакие исследовательская или хозяйственная деятельность не может квалифицироваться как воспроизводство ресурсов Как правило, речь идет лишь о расширении фронта эксплуатации ресурсов В лучшем и отдельном случае народ дина может частично восстановить ранее возбужденное ею способность естественных механизмов к восстановлению ресурсесів.

4 Масштабная эксплуатация ресурсов, особенно ископаемых энергоносителей и руд, не восстанавливаются, в масштабах эволюции биосферы на Земле может сохраняться лишь относительно короткое время, ограниченное глобальной эк кологичною кризисом уже йде.

5 дармовой, бесплатных природных ресурсов не бывает Каждый из них - не только вода, почва, биоресурсы суши и вод, но и солнечная энергия, сумма температур, количества осадков, кислород атмосферы, озоновый экран, ассимилирующий потенциал экосистем, продукционный потенциал биоты и др. - имеет абсолютную стоимость, определенную вкладом в поддержание существования и в продукцию биосферы, а следовательно, благополучие людей в этом в значении все природные ресурсы уровне и должны быть включены в систему платностиості.

6 Закона природы исключают право собственности на ресурсы экосферы Ресурсы, которыми пользуется вид Ното баре и которые возобновляются, не должны принадлежать отдельным людям, группам людей или государствам Они принадлежали ать всему человечеству в целом, включая все будущие поколения людей Поэтому устанавливаемая человеческими законами собственность на природные ресурсы всегда относительна и никогда не может быть полной Право собственности на природные ресурсы, которое наносит вред природе и через нее человеку, должно быть выключенючено.

7 Любой восстановительный ресурс, используемый человеком, должен быть воспроизведен, восстановлен как в количественном, так и в качественном отношении Расчеты на естественное восстановление в условиях нарушения я среда регулирующей функции биосферы в большинстве случаев не оправдываются Поэтому огромный долг человечества по восстановлению природных ресурсов, быстро растет, - не философская абстракция, а реальные во, имеющая конкретный стоимостное выражение и очень высокую процентную ставкувку.

8 Принцип трансформации ресурсного капитала: капитал, заключенный в невозобновляемые ресурсы при их освоения и эксплуатации, должен трансформироваться в равновеликий финансовый или иной капитал, на алежить государству и направляемый на воспроизводство возобновляемых природных ресурсов Это в свою очередь требует создания мирового и национального рынка природных ресурсов, который должен находиться под контр Олен государствви.

Указанные принципы современного рационального природопользования выделились еще на основе трудов В В Докучаева, В I Вернадского и других выдающихся ученых-естествоиспытателей Основные их положения заключаются в насту упномпному.

1) Решение экологических проблем невозможно без установления оптимальных норм природопользования, способствующих улучшению состояния природных богатств, непрерывном и эффективном их использованию, а и акож максимальному удовлетворению потребностей народного хозяйства в различных ресурсах Хозяйственная деятельность должна строго учитывать состояние природных ресурсов и условия среды, что является пер шим принципом природопользования Недооценка этого положения при организации практической деятельности часто приводит к негативным последствиямів.

2) В связи с тем, что в среде существуют закономерные связи и взаимозависимости, среда, конечно, оказывает влияние на живые организмы, особенности его действия, в свою очередь, отражаются на направлениях хозяйственной деятельности Основные положения этого принципа были изложены еще в учении академика В I Вернадского о биосфере: \"Человечество как живое вещество неразрывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки земли - с ее биосферой Оно не может физически быть от нее независимым \", человек от нее\" стихийно неотделима;стихійно невіддільна".

3) Суть третьего положения заключается в исторически сложившейся зональности природных условий и ресурсов Этот принцип базируется на учениях о зонах природы, где обосновывается закономерная связь между различными явлениями природы (биотическими и абиотическими), а также их зональное распределение по поверхности Земли Там же установлено и научно доказано зависимость размещения природных зон от климата, значение климата дл я развития хозяйственной деятельности и необходимость региональных систем хозяйства для отраслей, использующих природные ресурсси.

4) Четвертое положение вытекает из работ В В Докучаева, где подчеркнуто, что познание особенностей каждой природной зоны должно строиться на всестороннем изучении участков нетронутой природы, сохранившихся ь, с которыми надо сопоставлять результаты изменений, обусловленных хозяйственной деятельностью человека на используемых угодьяях

Таким образом, решение проблемы оптимизации взаимодействия общества и природы как основы рационального природопользования должно базироваться на глубоком комплексном изучении как заповедных Территориального них комплексов, так и нарушенных хозяйственной деятельностью территорий, в выявлении антропогенных изменений под влиянием социально-экономических факторов исследовании состава, структуры, закономерностей функционува ния, развития и размещения природных экосистем разных уровня.

Главной целью таких комплексных эколого-экономических исследований должно быть наиболее эффективное с народнохозяйственной и природоохранной точки зрения функциональное зонирование территории страны, ее област тей и крупных промышленных комплексов с учетом региональных систем ведения хозяйства и обоснованных природоохранных мероприятий Зонирование территории обеспечит рациональное размещение населенных пу нктив, промышленных центров, сельскохозяйственных и лесохозяйственных предприятий, оптимальное решение транспортной проблемы, водоснабжения, энергоснабжения, рациональное природопользованиея.

Решение проблем рационального природопользования можно осуществить путем:

o глубокого и всестороннего изучения условий использования всего комплекса природных ресурсов;

o обоснованием оптимальных норм пользования;

o эффективного территориального размещения отраслей производства, определение целесообразных территориальных пропорций развития народного хозяйства;

o разработки региональных систем хозяйства;

o разработка научной эколого-экономической оценки природных ресурсов;

o составление схемы природоохранного районирования территории страны;

o прогнозирования и целесообразной оценки последствий хозяйственной деятельности человека

Для решения этих проблем составляют научные прогнозы возможных последствий хозяйственной деятельности и разрабатывают мероприятия по максимальному сокращению вредного ДИИ человека на природу, а также вдосконалюют во планирования развития народного хозяйства с учетом экологических факторе.

Производство должно теперь рассматриваться в органической связи с экологическими закономерностями, поскольку в случае современных его масштабов природа сама не сможет восстанавливать экологическое равновесие Большое зна ачення имеет визначенння не только економничнои ефективностни общественного производства, но и его социальной эффективности.

Так например, в условиях современности организация отдыха населения в рекреационных зонах природных парков сочетается с сохранением ценных природных экосистем и пропагандой природоохранных идей пер Ведущие ученые-экологи мира (Ю Одум, Б Коммонер, М Ф Реймерс и др.) считают, что для оптимальных условий жизни человека нужно не менее третьей части среды сохранить в виде нетронутых е косистем - заповедников, заказников, национальных парков, зеленых зон Природа для общества имеет огромное оздоровительное, эстетическое и воспитательное значение Учет этих многогранных функций природной среды месторождения и разработка научных основ природопользования особенно актуальны в современную эпоху научно-технической и информационной революцийеволюцій.

Исследованиями установлено, что оптимальные нормы природопользования не приводят к нарушению экологического равновесия, тогда как чрезмерное, истощая пользование природными ресурсами неизбежно приводит к разрушению производительных сил, упадка народов и гибели держа.

Изменение економничних и социальных условий, влияя на характер трудовых отношений и процессов, неизбежно обусловливает и характер воздействия человека на природную среду Одним из крупных недостатков хозяйственной деятельно ность-не является неумение и нежелание людей, занятых производством, предусмотреть отдаленные последствия их влияния на природу Особенно большой вред наносит природе неконтролируемый, стихийное развитие промисловос те и непого-Дженни действий пользователей природными ресурсамми.

Учитывая, что природопользования выступает как важный элемент воспроизводства природы, необходимо разработать и соответствующий экономический механизм, который обеспечит его функционирования Прежде всего - это ро озробка социально-экономических критериив (показателей) качества окружающей среды Использование затрат труда на восстановление и улучшение природной среды является необходимым условием ускорения господа рского развития и улучшения жизненных условий общества Это позволит дать объективную оценку природохоронних мероприятий Например, можно использовать такие показатели, как степень чистоты пресных вод, чистоты мирового океана и воздушного бассейна, сохранение лесных богатств, сохранения различных форм животного, растительного мирвіту.

Расходы на охрану природной среды от загрязнения в условиях правильной оценки их эффективности способствуют не ухудшение, а улучшению таких показателей экономического развития, как национальный доход к и темпы экономического роста Воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов не может быть убыточным Оно всегда прибыльное, если учитывать не настоящем выгоды, а перенести взгляд на е ддалену перспективву.

8. Классификация производств, в большей степени загрязняющих окружающую среду. Примеры. Особенности воздействия.

Источники загрязнения атмосферы подразделяются на естественные (природные) и искусственные (антропогенные). Естественные (извержения вулканов, пыльные бури, лесные и степные пожары) мало влияют на общий уровень загрязнения. Наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются антропогенные. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу более 15 млрд т СО₂, 200 млн т СО, более 500 млн т углеводородов, 120 млн т золы, более 160 млн т оксидов серы и 110 млн т оксидов азота и др. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет, по некоторым данным, более 19 млрд т.

Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими и газообразными и оказывать вредное воздействие непосредственно после химических превращений в атмосфере либо совместно с другими веществами. Из всей массы загрязняющих веществ, которые поступают в атмосферу от антропогенных источников, 90% составляют газообразные вещества (оксиды серы, азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов и др.), 10% — твердые и жидкие вещества.

Тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое ископаемое топливо, относятся к наиболее мощным источникам выбросов вредных веществ в атмосферу. Согласно данным Минприроды РФ, в 1995 г. общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ТЭС составил 4474 тыс. т (твердых веществ - 1349 тыс. т, диоксида серы — 1913,5 тыс. т, оксидов азота — 1045 тыс. т, оксида углерода — 124 тыс. т), или 89% общего выброса по энергетической промышленности.

Автомобильный транспорт выделяет 60% газообразных загрязнителей воздуха. В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит до 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны РЬ, СО_х, NOx, С_хН_у, бензапирен. В выхлопных газах содержится большое количество углеводородов, их доля резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости при старте.

Крайне опасной частью выхлопных газов являются соединения свинца, образующиеся при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца РЬ(С₂Н₅)₄, добавляемого к бензину для повышения октанового числа. При этом при сжигании 1л бензина в воздух поступает 200—700 мг свинца.

Содержание вредных веществ в составе отработавших газов зависит от типа двигателя, режима его работы, общетехнического состояния автомобиля, марки бензина.

Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь также сопровождаются выбросом в атмосферу пыли и различных газов. Выброс пыли в расчете на 1т чугуна составляет 4,5 кг, СО₂ — 2,7 кг и Mn — 0,5-1 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения As, Р, Sb, Pb, пары Hg и редких металлов, HCN и смолистые вещества.

В 1995 г. валовой выброс вредных веществ в атмосферу в целом по отрасли составил 2735 тыс. т, или 15% общепромышленного объема выброса. При этом основной объем загрязнений приходится на оксид углерода (70%).

Цветная металлургия, служит источником загрязнения атмосферы пылью и газами. Выбросы предприятий цветной металлургии содержат токсичные пылевидные вещества As, Pb и др., поэтому они особо опасны. При получении металлов электролизом образуется большое количество газообразных и фтористых соединений. Выброс вредных веществ по отрасли составил 3693,2 тыс. т или 20,4% от объема выбросов промышленности России.

Угольная промышленность Источником загрязнения являются промышленные отвалы пустой породы, или так называемые терриконы. Внутри террикона вследствие самовозгорания длительное время идет горение угля и пирита, сопровождающееся выделением SО₂, СО и продуктов возгорания смолистых веществ (бенз(а)пирен).

В 1995 1 предприятиями отрасли выброшено в атмосферу 626,5 тыс. т вредных веществ, из них около 50% приходится на объединение «Воркута-уголь».

Химическая промышленность. Состав промышленных выбросов весьма разнообразен; большинство химических соединений является весьма токсичным для организма человека: СО, NO_X, SO₂, NH₃, пыль неорганических веществ, H₂S, соединения галогенов, органические вещества, цианистые соединения.

В 1995 г. объем выбросов в атмосферу в целом по отрасли составил 488,4 тыс. т. Для химических и нефтехимических производств характерны значительные объемы выбросов металлической ртути, составившие 54% от общего объема этих выбросов промышленности России в 1995 г.

Промышленность строительных материалов. Основные технологические процессы здесь — измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.

Валовой выброс вредных веществ в атмосферу в целом по отрасли в 1995 г. составил 674,2 тыс. т. При этом наибольший «вклад» вносят цементные предприятия — 273 тыс. т, или 40,5%. В выбросах содержатся в основном пыль и взвешенные вещества (54% от суммарного выброса по отрасли), а также оксид углерода (23,3%).

В России составлен ранжированный перечень городов по количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников.

Источники загрязнения вод. Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение физических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава воды, в частности появление в ней вредных веществ; появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных.

Из-за загрязнения природных вод они оказываются непригодными для питья, купания, водного спорта и технических нужд. Особенно пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы, которые заболевают и гибнут в больших количествах.

На качественный и количественный состав вод в водоемах оказывает влияние: 1) миграция химических загрязнений из атмосферы; 2) поступление загрязняющих веществ в водоемы с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками; 3) поверхностный сток (дождевые, талые воды).

Сточные воды — это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека.

Загрязнения, поступающие в сточные воды, можно условно разделить на несколько групп. Так, по физическому составу выделяют нерастворенные, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Минеральные представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот и щелочей и другими веществами.

Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные, животные, химические вещества. Растительные органические соединения представляют собой остатки растений, плодов, растительного масла и пр. Загрязнения животного происхождения — это физиологические выделения людей и животных, останки животных, клеевые вещества. Химические органические соединения — это нефть и ее производные, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), синтетические моющие средства (CMC), фенол, формальдегид, пестициды и пр.

Бактериальное и биологическое загрязнения присущи главным образом, бытовым и животноводческим водам и стокам некоторых промышленных предприятий (боен, кожевенных заводов, меховых производств, биофабрик, предприятий микробиологической промышленности).

Бытовые сточные воды включают волы от банно-прачечных хозяйств, пищеблоков, больниц и др. Они поступают из жилых и общественных зданий, от бытовых помещений промышленных предприятий в виде канализационных сточных вод. Органическое вещество составляет около 58%, минеральные вещества — 42%. Реакция (рН) — нейтральная или слабощелочная.

В промышленном производстве вода используется как теплоноситель, поглотитель, средство транспортировки. Многие предприятий машиностроения, металлопереработки, коксохимии, тепловые электростанции используют воду для охлаждения. Расход воды на этих предприятиях для охлаждения достигает 80% от всего используемого количества воды. Кроме химического загрязнения, такая вода способствует и тепловому загрязнению водоема.

На предприятиях пищевой, химической, нефтехимической промышленности вода используется как растворитель, входит в состав продукции. При этом образуются, как правило, специфические сточные воды.

В ряде случаев вода играет роль среды-поглотителя и средства транспортировки. При этом она загрязняется механическими примесями и растворимыми химическими веществами. На химических, целлюлозно-бумажных и гидролизных заводах, а также на предприятиях легкой и пищевой промышленности вода используется в качестве рабочей среды. Химический состав промышленных стоков весьма разнообразен — в соответствии с технологическим процессом. Реакция среды колеблется от резкошелочной до резкокислой.

Сельскохозяйственные стоки — это стоки животноводческих комплексов и стоки, образуемые при вымывании агрохимикатов и минеральных удобрений за пределы пахотного слоя в водоем (поверхностный сток). Для животноводческих стоков характерно ярко выраженное бактериальное и органическое загрязнение растительного и животного происхождения, а также загрязнение аммиачными соединениями. Поверхностные стоки загрязняются минеральными удобрениями, пестицидами, ядохимикатами, минеральными примесями.

Суммарный объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты России, распределяется между жилищно-коммунальным хозяйством (51%), промышленностью (35%) и сельским хозяйством (13%). Объем сброса загрязненных сточных вод в 1995 г. составил по промышленности — 8,6 млрд м³, в сельском хозяйстве — 3,2 млрд м³, по объектам ЖКХ — 12,5 млрд м³.

О масштабах загрязнения поверхностных вод некоторыми отраслями промышленности говорят следующие цифры.

Электроэнергетика — крупнейший потребитель пресной и морской воды, доля отрасли в общем объеме забора пресной воды промышленностью — 66%, морской воды — 98%, по использованию воды _ около 70%. Водохранилища, возникшие в результате сооружения плотин гидроэлектростанций, помимо положительного эффекта (регулирование речного стока, снижение опасности наводнений и развития эрозии почв, снабжение водой и др.) оказывают и отрицательное воздействие на природную среду (затопление земель и населенных пунктов, засоление или заболачивание почв, затопление наземной растительности, развитие новых видов водной флоры.

В нефтеперерабатывающей промышленности сброс загрязненных сточных вод в водоемы составляет 31,1 млн м³, большая их часть (около 80%) сбрасывается недостаточно очищенными. Серьезный ущерб окружающей среде наносится разливом нефти вследствие порывов трубопроводов. По данным Минтопэнерго РФ, общее количество аварий на нефтепроводах в 1995 г. составило 25477.

Доля нефтеперерабатывающей промышленности в общепромышленном сбросе загрязненных сточных вод составляет около 4%, сам выброс достигает 317,4 млн м³.

Из общего объема загрязненных сточных вод угольной промышленности (740,2 млн м³) около 80% сбрасываются недостаточно очищенными, остальные без очистки. Предприятия черной металлургии сбрасывают 757,7 млн м³ загрязненных сточных вод, цветной металлургии — 529 млн м³ (36% из них сбрасывается без очистки).

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность является одной из самых водоемких отраслей народного хозяйства, которые оказывают значительное воздействие на поверхностные воды. Объем используемой воды в 1995 г. в целом по отрасли достиг 2019 млн м³. На эту отрасль приходится более 20% общего промышленного сброса загрязненных сточных вод в стране.

Сброс загрязненных сточных вод в водоемы предприятиями химической и нефтехимической промышленности в 1995 г. составил 1451,7 млн м³, из них более 50% приходится на сточные воды от городских систем канализации и других предприятий, принимаемых на баланс химических предприятий.

Предприятиями стройиндустрии в водоемы сброшено 129,5 млн м³ загрязненных сточных вод, при этом объем сточных вод, поступающих в водоемы без очистки, увеличился до 60,8 млн м³.

В 1995 г. предприятиями машиностроения использовано 2,9 млрд м³ свежей воды, после энергетики — это наиболее крупный показатель в промышленности. В поверхностные водоемы поступило 1,82 млрд м³ сточных вод. Из них загрязненных — 0,78 млрд м³, в т.ч. 0,17 млрд м³ — без очистки.

Источники загрязнения почв. По своему положению и свойствам почва фактически является конечным местом сосредоточения всех природных и антропогенных загрязнений, при этом последние вносят основной вклад:

• теплоэнергетика (угольная пыль, зола, дым, аэрозоли тяжелых Шламов— ртути, мышьяка, свинца, ванадия, газы S0₂, S0₃, N0₂, бензапирен, фтористые и мышьяковые соединения, радионуклиды);
• черная металлургия (рудная и железистая пыль, оксиды железа, марганца, мышьяка, зола, сажа, SО₂, SО₃, NH₃, NО₂, HCl);
• цветная металлургия (пыль, пары и оксиды свинца, цинка, кадмия, меди, мышьяка, ртути, фтора, SО₂ и т.д.);
• промышленность строительных материалов (цементная пыль, фтор и др.);
• химическая промышленность (SO₂, SO₃, HF, H₂S, HCl, HNO₃, NH₃, фтористые соединения, углеводороды, растворители, эфиры, фенолы и др.);
• транспорт (углеводороды, свинец, угольная пыль, зола, СО, SO₂, H₂S, бенз(а)пирен, непредельные углеводороды);
• сельское хозяйство (удобрения, пестициды, ядохимикаты и т.д.);
• нефтеперерабатывающая и нефтедобывающая промышленность (нефть, нефтепродукты, бенз(а)пирен, серосодержащие соединения
• и др.);
• атомные электростанции (радионуклиды, йод-131, стронций-90, цезий-137, нлутоний-239, калий-42 и др.);

Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в результате: непосредственного внесения в почву или на нее (удобрения, пестициды); поступления атмосферных загрязнений в почву (аэрозоли тяжелых металлов, радионуклиды, летучая зола, газы и др.); поступления загрязнителей в почву с поверхностными стоками; выпадания загрязнителей в почву с атмосферными осадками.

Применение минеральных удобрений приводит к аномально высоким содержаниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора, фосфора (зафосфачивание почв). При поливах сточными водами в почву попадают патогенные микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества.

Среди токсичных веществ, попадающих с атмосферными осадками в почву, особое место занимает сера. В промышленных районах страны с осадками ее ежегодно выпадает 20—30 кг/га (в форме S0₂).

Основные источники загрязнения почвы канцерогенными веществами — выхлопные газы самолетов, автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций, котельных. В почву канцерогены поступают вместе с крупно- и среднедисперсными частицами пыли, при утечке нефти или продуктов ее переработки. Интенсивность загрязнения ими колеблется в значительной степени, что зависит от мощности источника загрязнения и других факторов. Основной источник попадания в почву свинца — выхлопные газы автомобилей (ежегодно в почву поступает 250 тыс. т свинца).

Достаточно привести только один пример, свидетельствующий о масштабах химического загрязнения почв. На предприятиях химической и нефтехимической промышленности в 1995 г. образовалось свыше 11 млн т отходов (шламы, ртутьсодержащие отходы, отработанная соляная и серная кислота, дистиллерная жидкость и шлам производств кальцинированной соды, лигнин, фосфогипс, изношенные шины, резиносодержащие отходы и др.). Из них используется только около 30%, а остальные отходы либо уничтожаются и вывозятся на свалки, либо складируются в специально отведенных местах.

Важным источником загрязнения почв могут быть излучения. Этот тип загрязнения появился одновременно с широким использованием радиоактивных веществ. Радиоактивные элементы, отличающиеся умеренной или короткой жизнью (периодом полураспада), обычно распадаются раньше, чем попадают в почву, однако они могут стать опасными в дождливый период, когда ускоряется их выпадение на почву. Опасными являются ¹⁴⁰Ва, ^|44Се, ^13IY, ²³⁸U, Zr и особенно ¹³⁷Cs (Т_|/2= 50лет) и ⁹⁰Sr (Т_|/2 = 27 лет). Ионизированные источники радиации можно разделить на:

— неконтролируемые (отходы урановых шахт, заводов по переработке горючих веществ и атомных станций, зольные выбросы ТЭС);

— контролируемые (ядерные установки; источники, используемые в лабораториях, на заводах, в медицинской практике).

Потенциальными источниками радиоактивного загрязнения могут быть аварии или несчастные случаи на АЭС, испытания ядерного оружия.

Хотя радиоактивное загрязнение не вызывает изменений свойств почвы, радионуклиды из почвы поступают в продукцию растениеводства и животноводства, в течение десятилетий могут находиться в пахотном слое.

Под этим выражением, часто употребляемым в последнее время, понимают особо опасные явления, которые возникают в окружающей среде в результате непродуманной, в экологическом смысле, хозяйственной деятельности человека и могут оказаться вредными для него самого.

Эффект бумеранга проявляется в двух формах:

1. Острых воздействий, например усыхания лесов от кислотных дождей.

2: Перманентных, хронических процессов типа постепенного изменения климата, ослабления принципа Ле Шателье—Брауна, и т.п.

Очевидно, что эффект бумеранга проявляется тем сильнее, чем выше уровень нарушений человеком природных систем.

Выделяются следующие аспекты последствий загрязнения окружающей среды:

1. Медико-социальный. Имеется в виду воздействие деградирующей среды на здоровье человека.

2. Экономический. Негативное влияние загрязнения среды на общественное производство и его конечные результаты.

3. Экологический. Нарушение процессов протекания естественных природных процессов.

4. Духовно-эстетический. Негативное влияние деградирующей среды на духовное состояние и эстетическое восприятие людей.

9. Машины и оборудование для разработки грунтов. Назначение и классификация.