Глобальные проблемы экологии

Глобальные проблемы экологии. Экологический кризис

Безудержное развитие техногенного типа мировой экономики привело к возникновению глобальных экологических проблем, каждая из которых способна привести к деградации человеческой цивилизации. Среди этих проблем можно выделить следующие:

деградация земель;

истощение природных ресурсов;

усиление парникового эффекта (п. 19);

разрушение озонового слоя (п. 19);

выпадение кислотных дождей (п. 19);

дефицит пресной воды (п.21);

загрязнение Мирового океана (п.21);

исчезновение многих видов растений и животных; ухудшение здоровья людей и др.

Под экологическим кризисом понимается напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил и производственных отношений в человеческом обществе ресурсо-экологическим возможностям биосферы.

История взаимодействия человека с природой насчитывает к настоящему времени около 6 экологических кризисов. Современный экологический кризис характеризуется опасным загрязнением окружающей среды, приближением к максимальному использованию минеральных ресурсов и энергии на поверхности Земли, а также резким нарушением экологического равновесия. Он носит название "кризиса редуцентов", которые не в состоянии разлагать весь "букет" загрязнителей, производимых человечеством, особенно тех, что не имеют природных аналогов, а потому и организмов для их утилизации и превращения в исходные химические элементы.

Характерной особенностью нашего времени является интенсификация и глобализация воздействия человека на окружающую его природную среду, что сопровождается небывалыми ранее интенсификацией и глобализацией негативных последствий этого воздействия, И если раньше человечество испытывало локальные и региональные экологические кризисы, которые могли привести к гибели какой-либо цивилизации, но не препятствовали дальнейшему прогрессу человеческого рода в целом, то теперешняя экологическая ситуация чревата глобальным экологическим коллапсом, поскольку современный человек разрушает механизмы целостного функционирования биосферы в планетарном масштабе. Именно это обстоятельство и позволяет говорить о наличии глобального экологического кризиса и угрозе экологической катастрофы.

Загрязнение атмосферы и его последствия. Парниковый эффект, истончение озонового слоя, кислотные дожди

Особенно остро проблема загрязнения атмосферы стала во второй половине XX века в связи с чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.

С появлением двигателей внутреннего сгорания, крупных тепловых электростанций, дальнейшим развитием промышленности в воздушный бассейн ежегодно поступает 20 млрд. т углекислого газа, 250 млн. т пыли, 200 млн., т окиси углерода, 150 млн. т сернистого газа, 50 млн. т окислов азота, более 50 млн. т различных углеводородов.

Таким образом, наиболее распространенными веществами, загрязняющими воздушную среду, являются:

угарный газ СО;

сернистый ангидрид SO₂;

окислы азота NO₂;

углеводороды С_ПН_Ш;

пыль органического и неорганического происхождения.

Примерный относительный состав веществ в атмосфере промышленных городов:

СО - 45 %, S0₂ - 18 %, C_nH_m - 15 %, пыль - 12 %, NO₂ - 10 %.

Кроме указанных выше вредных веществ, в атмосферу выбрасываются и другие вещества. Всего в настоящее время известно 6-7 млн. химических соединений. Из них около 3 млн.- используются на практике, 40 тыс.- обладают вредными свойствами и 12 тыс. - токсичны.

Накопление вредных газов в атмосфере приводит к изменению климатических условий на планете:

усиливается парниковый эффект;

выпадают кислотные дожди;

происходит истончение защитного озонового слоя.

Усиление парникового эффекта связано с заметным увеличением количества СО и других парниковообразующих газов, которые образуются, главным образом, вследствие сжигания огромных объемов органического топлива. При нынешних тенденциях средняя температура на Земле уже к концу XXI века может повыситься на 2,5-5 °С. Такое отклонение от нормы чревато экологической катастрофой: таянием полярных ледниковых шапок и повышением уровня Мирового океана. К концу XXI века, по прогнозам, он может повыситься от 60 до 100см. Это создаст угрозу затопления низменных прибрежных районов земной суши, где сейчас проживает примерно 70% населения планеты.

Кислотные дожди образуются в результате растворения в атмосферной влаге окислов азота, серы и других веществ, которые попадают в воздух при сжигании угля и мазута на электростанциях, использующих ископаемое топливо, а также за счет выхлопных газов автомобилей, работающих на бензине. Выпадая, они наносят непоправимый ущерб лесам и водоемам, нарушая естественные процессы в почве и нормальное развитие как растений, гак и животных. Кислотные дожди наблюдаются в Северной Америке, Европе, а также промышленно развитых странах Востока. Здесь быстро прогрессирует вымирание лесов с их флорой и фауной, а также происходит обеднение видового биологического разнообразия озер.

Озоновый слой является основным регулятором уровня биологически активного ультрафиолетового (УФ) солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, Небольшие дозы УФ излучения оказывают тонизирующее действие на организмы, а повышенные - пагубны для всего живого. Разрушение озонового слоя и последующее повышение уровня УФ излучения вызывает ослабление иммунной системы организма, поражение глаз (катаракта), увеличение числа заболеваний раком кожи.

В естественных условиях, сложившихся на протяжении тысячелетий существования Земли, образование и разрушение озона под воздействием УФ излучения находится в равновесии. Но активная деятельность человека, развитие промышленности привели к тому, что в атмосферу выбрасывается большое количество веществ, содержащих радикалы хлора, брома, фтора, выступающих в качестве катализаторов, способствующих распаду озона, Радикалы CI, F, Вг образуются в результате воздействия УФ излучения на хлорфторуглероды, попадающие в верхние слои атмосферы.

Хлорфторуглероды широко используются в качестве хладагентов в холодильном оборудовании, вспенивающих агентов в производстве пенопластов, растворителей для очистки металлических поверхностей и деталей, распылителей для аэрозольных упаковок, агентов пожаротушения и т.п.

Помимо указанных выше явлений, токсичные вещества, попадающие в атмосферу, вызывают острые и хронические отравления, нарушения иммунной системы, аллергические, онкологические и другие тяжелые заболевания людей и животных, а также мутагенные изменения.

Нормирование примесей в атмосфере

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является их концентрация, т.е. масса вещества в единице объема воздуха при нормальных условиях (0 °С, 101,3 кПа). Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Максимальная концентрация вредных веществ, не оказывающая вредного воздействия на здоровье человека, называется предельно допустимой концентрацией (ПДК).

Содержание примесей в воздухе нормируется отдельно для рабочей зоны и для населенных мест.

ПДК_р.з. рабочей зоны (мг/м³) - предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной работе в пределах 8 часов в течение всего рабочего стажа не может вызывать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки.

ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе - это такие концентрации, воздействие которых на организм человека периодически или в течение всей жизни прямо или косвенно через экологические системы не приводит к возникновению заболеваний. Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий, для населенных мест устанавливаются два вида предельно допустимых концентраций: ПДК_м.р. максимальная разовая и ПДК_СС среднесуточная,

ПДК_м.р. максимальная разовая (мг/м³) -- концентрация вещества в воздухе населенных мест, которая при вдыхании в течение 20 мин. вызывает рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК_с.с. среднесуточная (мг/м³) - концентрация вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.

ПДК_с.с. среднесуточная устанавливается для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного или другого влияния вещества на организм человека.

Современные условия характеризуются одновременным загрязнением атмосферы множеством различных загрязнителей. В некоторых случаях совместно действующие вещества способны взаимно усиливать вредное действие друг друга. Такое явление называется эффектом суммации. Эффектом суммации обладают ацетон и фенол, формальдегид и соляная кислота, угарный газ и нитросоединения и др.

В крупных промышленных центрах, где сосредоточено много предприятий, соблюдение лишь нормативов ПДК недостаточно для сохранения качества воздуха, Если каждый объект хозяйственной деятельности будет выбрасывать в атмосферу загрязняющие вещества в количествах, близких к верхнему пределу этих норм, суммарный эффект загрязнения атмосферы окажется значительно выше допустимого. Поэтому в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого действующего или проектируемого источника загрязнения устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ в атмосферу.

ПДВ (г/'с или т/год) -- научно-технический норматив, который устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, чтобы выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников объекта, города и другого населенного пункта с учетом перспектив развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создавали приземную концентрацию, превышающую их ПДК в населенных пунктах.

Защита атмосферы от загрязнений

Существует ряд мероприятий, направленных на уменьшение загрязнения воздушной среды в приземном слое и атмосферы в целом. Среди них выделяют:

технологические мероприятия;

контрольно-запретительные мероприятия;

санитарно-технические мероприятия;

архитектурно-планировочные мероприятия;

рассеивание веществ в верхних слоях атмосферы путем отведения выбросов на большую высоту.

Технологические мероприятия является самым эффективным способом защиты атмосферного воздуха от загрязнений. Они связаны с совершенствованием технологического оборудования и процессов, протекающих с выделением вредных веществ и физических факторов, полным переходом к безотходным и малоотходным технологиям и производствам.

Важнейшими технологическими мероприятиями в этой области следует считать:

снижение материалоемкости и энергоемкости продукции:

сокращение технологических процессов, проходящих с выделением вредных факторов загрязнения;

создание непрерывных технологических процессов:

разработку и внедрение нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей в окружающую среду;

герметизации оборудования, аппаратуры, коммуникаций;

применение замкнутых газооборотных систем;

замену применяемых токсичных веществ малотоксичными или нетоксичными;

использование выбросов от одних технологических операций в других технологических процессах (например, взвешенные вещества в виде сажи могут использоваться для производства красок и как наполнитель для пластмасс и резины) и др.

К контрольно-запретительным мероприятиям относятся: установление норм ПДК, ПДВ, запрещение производства отдельных токсичных продуктов, автоматизация контроля за выбросами и др. Правовой базой для проведения этого вида мероприятий является закон РБ "Об охране окружающей среды'*.

Нормативной основой управления охраной атмосферы являются стандарты качества воздуха, которые содержат: классификацию загрязняющих веществ по составу, требования к методам определения загрязняющих веществ в атмосфере, правила контроля качества воздуха населенных пунктов, правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями и пр.

Большое значение для охраны воздуха населенных пунктов имеют санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. Они содержат требования к выбору площадки для строительства промышленного объекта, требования к проектированию схем застройки, санитарно-защитным зонам и т.п.

Запрещается ввод в эксплуатацию объектов не соответствующих требованиям законодательства об охране атмосферного воздуха. Нарушение установленных нормативов при воздействии на атмосферный воздух влечет за собой ограничение, приостановление выбросов вплоть до прекращения деятельности предприятий.

Субъекты хозяйствования, деятельность которых связана с выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, должны оснащать источники выбросов сооружениями, оборудованием и аппаратурой для очистки этих выбросов.1а также средствами контроля за количественным и качественным составом выбрасываемых веществ.

Закон «Об охране атмосферного воздуха» предусматривает проведение постоянного наблюдения и контроля за воздушной средой в рамках единой государственной системы экологического мониторинга РБ.

Санитарно-технические мероприятия. В случае, когда выбросы веществ не могут быть ликвидированы путем совершенствования технологического процесса, прибегают к их очистке с помощью специального санитарно-технического оборудования. Способы очистки и соответствующее им оборудование очень разнообразны и многочисленны.

Согласно классификации, методы пылеулавливания делятся на сухие, мокрые и электрические, в зависимости от свойств среды, в которой осуществляется процесс очистки. К сухим механическим пылеуловителям относятся аппараты, в которых используются различные методы осаждения: гравитационные, инерционные, центробежные. К сухим пылеуловителям относятся также фильтры.

Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхности капель жидкости или поверхности плёнки жидкости под действием сил инерции и броуновского движения. В качестве орошающей жидкости чаще всего используется вода.

Для очистки технологических и вентиляционных выбросов от вредных газов используют методы адсорбции, абсорбции, хемосорбции, а также термическую, каталитическую, конденсационную и биохимическую очистка

Архитектурно-планировочные мероприятия при постоянстве валовых выбросов позволяют существенно снизить воздействие вредных антропогенных факторов на человека. При разработке этих мероприятий особое внимание уделяется выбору площадки для места строительства хозяйственных объектов и взаимному расположению производственных зданий и жилых массивов. Площадка для строительства предприятий должна выбираться с учетом аэроклиматической характеристики и рельефа местности.

Для защиты воздушной среды в населенных пунктах от воздействия вредных веществ, запахов, повышенных уровней шума, вибрации, ультразвука, электромагнитных волн, ионизирующих излучений и других факторов, источниками которых являются промышленные объекты, на прилетающих к ним территориях устраивают санитарно-защитные зоны.

Размеры этих зон устанавливаются в зависимости от мощности предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяющихся вредных факторов. Санитарно-защитные зоны благоустраиваются и озеленяются газоустойчивыми породами деревьев и кустарников.

Отведение выбросов на большую высоту приводит к усилению рассеивания примесей в атмосфере и снижению их концентрации до допустимых значений в воздушном слое, прилегающем к земной поверхности.

Данный способ не снижает загрязнения атмосферы в целом, так как общая масса выброса при его использовании не уменьшается. Тем не менее, он широко применяется в настоящее время, поскольку не все производства работают по безотходной технологии и не для всех выбросов разработаны эффективные способы очистки.

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Шимова, О.С. Основы экологии и экономика природопользования:
Учебник / О.С. Шимова, Н. К. Соколовский. - Мн.: БГЭУ, 2001 -367 с.

2. Акимова, Т.А. Экология: Учебник для вузов / Т.А. Акимова, ВЛЗ. Хаскин. - М: ЮНИТИ, 1998, - 445 с.

3. Маврищев, В.В. Основы общей экологии: Учеб. пособие / В.В, Маврищев. - Мн.: Выш. шк., 2000, - 317 с.

4. Экология: Учебное пособие / Общая ред. С.А. Боголюбова. - М: Зна-ние, 1997.-288 с.

5. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Л.А. Муравья. - М. ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.

6. Кормилицын В.И. Основы экологии: Учеб, пособие / В.Ц. Кормилицын. - М.: Интерстиль. 1997. - 368 с.

7. Реймерс, Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Сло-варь-справочник / Н.Ф. Реймерс. - М: Просвещение, 1992. - 320 с,

8. Охрана окружающей среды: Учеб, для техн. спец, вузов / Под ред. СЗ. Белова. - М.: Высшая школа, 1991. - 319 с.

Дополнительная:

1. Маглыш, С.С. Основы экологии и экономика природопользования: Пособие / С.С. Маглыш. - Гродно: ГрГУ, 2002 ~ 126 с.

2. Шимова, О.С. Основы экономики природопользования: Учеб. пособие / О.С. Шимова, Н.К. Соколовский. -Мн: НКФ "Экоперспектива'\ 1995. - 127 с.

3. Шимова, О.С. Эколого-экономическое регулирование: Учеб. пособие / О.С. Шимова. - -Мн., 1998. -НО с.

4. Бобылев, С.Н. Экономика природопользования: Учеб. пособие / С.Н. Бобылев, А.Ш. Ходжаев. - М: ТЕИС, 1997. - 272 с.

5. Неверов, А.В. Экономика природопользования: Учеб. пособие для вузов инж.-экон спец. / А.В, Неверов. - Мн., 1990. - 215с.

6. Экономика природопользования: Учебник / Под ред. Т.С. Хачатурова. -М/. Изд. МГУ, 1991.-271 с, Т.Глухов, В.В. Экономические основы экологии: Учебник / В.В. Глухов. -СПб: Специальная литература, 1997. - 304 с.

8. Боголюбов, С.А. Экологическое право: Учебник для вузов / С.А, Бого-любов. - М.: НОРМА: ИНФА.,1999. - 448 с.

9. Челноков, А.А. Основы промышленной экологии: Учеб. пособие / А.А, Челноков, Л.Ф, Ющенко. - Мн.: Выш, шк,, 2001. - 343 с.

10. Донской. Н.П. Основы экологии и экономика природопользования:
Учеб. пособие для экон. спец. вузов / Н.П. Донской, С А. Донская. - Мн.: УП
«Технопринт», 2000. - 308 с.