Предмет, функции и задачи экологии как науки. Биосфера, природные ресурсы и экосистемы

Рост производства не может осуществляться за счет истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды, так как от их состояния зависит не только развитие производства, но и существование жизни на Земле.

Рациональное природопользование предполагает разумное освоение природных ресурсов, предотвращение возможных вредных последствий человеческой деятельности, поддержание и повышение продуктивности и привлекательности природных комплексов и отдельных природных объектов.

Рациональное природопользование предполагает выбор оптимального варианта достижения экологического, экономического и социального эффекта при использовании природных ресурсов.

Комплексное использование природных ресурсов предполагает использование безотходных и малоотходных технологий, повторное использование вторичных ресурсов. С точки зрения воспроизводственного аспекта, комплексное использование природных ресурсов включает широкий круг проблем.

Меры по сохранению генофонда и биомассы биосферы

Мы стоим перед альтернативой: будет ли ближайшее к нам поколение жить в техногенном мире или будет сохранена биосфера... Человечество находится в очень трудном положении. К сожалению, прогнозы Римского клуба, сделанные еще в начале 60-х годов, оправдываются поразительно точно, особенно прогнозы, связанные с ростом народонаселения. Сейчас мы приблизились к 6 млрд, в течение ближайших 30--40 лет приблизимся к 10--12 млрд, т. е. кривая, показанная Медоусом в начале 60-х годов, достаточно точно отражает рост населения. Но, к сожалению, человеческая психика устроена таким образом, что она не поспевает за изменениями, происходящими на Земле и в биосфере. Ведь на самом деле психика очень консервативна, и взгляды, которые у нас складываются к 20--30 годам, только под очень большими ударами судьбы могут измениться. А так они у нас достаточно стабильны. И это мы видим отчетливо, потому что реформы наступают только при смене поколений. Они не идут, когда длительное время одно и то же поколение стоит у рычагов управления. Стратегия сохранения биосферы, сохранения Земли, должна строиться таким образом, чтобы мы отчетливо представляли себе, что население растет, и этот рост не может быть остановлен, какие бы попытки в рамках человеческой морали мы ни пытались сделать. Неизбежно человечество пройдет через очень большие потрясения. И можно согласится с профессором Ди Кастри, что мы уже живем в век ноосферы, но мы должны сделать все возможное, принять меры, исключающие случайность, чтобы биосфера была восстановлена. Уж если человечеству придется жить в техногенной цивилизации, то нужно сделать все, чтобы оно могло сохранить и развивать эту техногенную цивилизацию, но не потерять биосферу полностью. Наступает период, когда биосфера не сможет вернуться в свое стабильное состояние. Сегодня существует достаточно много грозных признаков, указывающих, что изменения могут стать необратимыми и вся эта живая структура переместится на другой, метастабильный, уровень, мало благоприятный для жизни человечества. Человечество жило и живет в этой колыбели, оно само является клеточкой, тканью этого переплетения биологических процессов, переплетения биоценозов. Не будем говорить о том, как важно сохранить биосферу. Просто привем примеры, показывающие, каким образом, может быть, удастся сохранить биосферу. Сейчас это в большей степени социальная программа, чем научная проблема, и я думаю, что современная наука и здравый смысл достаточно ясно понимают, что надо сделать. Но инерция человеческой психики и особенно человеческого поведения такова, что нам кажется, что мы неизбежно стоим перед стихией, а мы должны найти возможность исключить неблагоприятные последствия этих событий. Поддержание видов в естественных биоценозах -- проблема очень трудная, потому что биоценозы разрушаются. И, к сожалению, разрушение среды находится в степенной зависимости от численности населения и в обратной зависимости от уровня национальной культуры в отношении среды. Поэтому шансы сохранить естественные биоценозы почти нереальны. Вот, к примеру, райская страна Монголия. Но ее национальная программа -- довести в ближайшие годы население до 10 млн человек, думаю, не будет способствовать сохранению биосферы в этой стране.

Размножение исчезающих видов в неволе -- очень сложная вещь. Даже если все зоопарки Соединенных Штатов будут разводить исчезающие виды, они смогут поддерживать не более 300 видов. По одной простой причине: чтобы поддерживать вид в течение 100--150 лет (а это шесть-семь поколений) и исключить его деградацию из-за инбридинга, необходимо иметь около 300 -- 500 особей. Это, конечно, нереально. Хотя какое-то количество видов будет сохранено в зоопарке, и при этом надо учесть, что зоопарки выполняют огромную роль по изучению биологии видов и условий их размножения.

Но есть третий вариант (конечно, тоже не самый лучший) -- криоконсервация клеток, несущих генетическую информацию, и долговременное сохранение генетической информации. Это тоже непростая проблема, но как раз то, что можно было бы назвать действительно Ноевым ковчегом. У Ноя был ковчег колоссальный: он сумел взять по паре каждого представителя живого. Думаю, что даже если мы сделаем Ноев ковчег, способный вместить генетическую информацию обо всех существующих сегодня на Земле видах, только часть из них мы сможем вернуть к жизни. Ведь чтобы вернуть к жизни вид, генетическая информация о ко-'тором находится в криоконсервированном состоянии, нужно знать биологию и физиологию размножения вида и воспроизвести условия, необходимые для их нормального развития. По прогнозу Римского клуба, стабилизация численности населения произойдет через 150-- 200 лет. И тогда, возможно, удастся вернуть природу и воссоздать те биоценозы, которые разрушатся между 2000 и 2050 гг. Для этого нужны колоссальные усилия всех стран, людей, и в первую очередь правительств. Экспертные оценки и работы, проведенные по тропическим лесам и тундре, очень четко показывают, что нужно минимум 30% территории оставить неприкосновенными, полностью исключив из хозяйственного и культурного освоения. Только в этом случае можно что-то сохранить. Самое дешевое, конечно, сохранять виды в естественной обстановке. Это необходимо сделать для мелких видов, насекомых, микроорганизмов, все многообразие которых никакой Ноев ковчег, никакой банк не сможет вместить. Приведм отдельные примеры исчезновения видов. Были огромные стаи странствующего голубя. Последний экземпляр исчез в 1990 г., умер в зоопарке. В исчезновении видов серьезным фактором оказалась мода на перья, из-за которой уничтожены колонии белых цапель в США, в России и во Франции. Человеческая деятельность настолько неуправляема, что мы сейчас столкнулись с тем, что атлантический осетр, добыча которого была огромна в Европе и у нас, практически исчез. За 80--90-е годы в устье Роны не поймали ни одной самки со зрелой икрой. А ведь это продовольственные ресурсы мира. Потеря таких видов даже с самой утилитарной точки зрения абсолютно недопустима. В Южной Америке, Патагонии живут мара -- грызуны из семейства свинковых, очень интересные животные, по словам Дж. Даррелла, «похожие на миниатюрных львов с Трафальгар-сквер». Неумеренная охота свела их популяцию к размерам, когда трудно выжить. Другой пример -- африканская птица черноклюв, которая в связи с процессом осушения болот и ирригации исчезает очень быстро. По мере исчезновения многих видов исчезает и духовная культура человека. Если у нас не будет той среды, в которой мы жили, то мы перестанем понимать целый ряд произведений искусства. Я говорю о произведениях не только натуралистов. Многое уже будет невозможно представить. Например, ибисы... Более 800 млн лет этот вид жил на Земле. Он пережил ледниковую эпоху, но пережить современную цивилизацию уже не в состоянии. Еще 15 лет назад я собственными глазами видел этот вид на Дальнем Востоке. Сейчас он почти сметен с лица Земли. Популяция красноногих ибисов обнаружена сейчас в Китае, около 30 штук. Непонятно, удастся ли сохранить эту оставшуюся популяцию. Проблема исчезновения касается не только диких животных, но и аборигенных пород домашних животных. Возьмем, например, якутскую корову, которой по крайней мере 600 лет. Она даже зимой не нуждается в укрытии и в поисках корма раскапывает снег полутораметровой глубины. Оставшееся стадо этих животных на грани полного вымирания. Сохранить генетическую информацию -- значит иметь полную молекулярную характеристику генома данного вида. Но это уже дело современных молекулярных биологов. Понадобится лет 50 на то, чтобы они смогли это сделать. За это время многие виды исчезнут с лица Земли. Сейчас генетическую информацию можно сохранить, фиксируя геном спиртом или феноксиэтанолом. При этом нарушается специфическая транскрипция, но сохраняется натив-ная структура ДНК. Однако сегодня наиболее реалистична консервация глубоким замораживанием. В свое время, примерно лет 14 назад, вместе с Натальей Николаевной Ротт, сотрудником Института биологии развития АН СССР, и с целым рядом других биологов мы попытались рассмотреть эту проблему. Допустим, мы можем замораживать клетки, несущие генетическую информацию. А сможем ли мы ее реализовать, воскресить животных из этих клеток? Такая схема воскрешения создана. 14 лет назад казалось, что в ней очень много фантастического. Однако обсуждение на симпозиумах показало, что эта схема не противоречит науке. И последующее развитие событий позволило убедиться в этом. Целый ряд этапов, которые казались нереальными, выполнены, в частности трансплантация гонад, в том числе межвидовая. Сегодня удается замораживать гонады, и трансплантация идет, и животное, которому трансплантирована чужая гонада, может давать живое потомство. Это используется сейчас даже в разведении лабораторных животных. В Светлых горах под Москвой лаборатория, занимающаяся лабораторными животными, таким образом поддерживает линии мышей с большими генетическими нарушениями. Схема реализации генетической информации основана, по существу, на достижениях современной биологии развития. Можно получать живых животных, когда используется только генетическая информация, находящаяся в мужских половых клетках. Так получают андрогенетических животных, например лягушек и рыб. Если имеется женская половая клетка, удается получать гиногенетических животных, пока только амфибий и рыб. Для млекопитающих как будто не было принципиальных возражений против использования этой схемы, так как и мужские, и женские половые клетки несут практически полную генетическую информацию.

Охрана и рациональное использование лесных ресурсов

В процессе эволюции общества менялись характер и масштабы воздействия человека на лес, как и на природу в целом. Учёные полагают, что уже на стадии собирательства, охоты и рыболовства произошёл первый экологический кризис антропогенного происхождения. Равнинные леса Европы стали сокращаться в результате вырубки и применения огня. Значительно большие воздействия на лес проявились на стадии скотоводства и земледелия в развитии человеческого общества. По подсчётам, занимаемая площадь лесами за исторический период сократилось в 2 раза. Некоторые леса подвергались особенно сильному воздействию: уже сведено 40-50% первоначальной площади смешанных и широколиственных лесов, 85-90% - муссонных, 70-80% - средиземноморских сухих. На великой Китайской и Индо-Гангской равнинах осталось менее5% лесов. Темпы рубки лесов не замедляются: ежегодно их площадь сокращается на 200 тыс. км?. Особую тревогу вызывает состояние тропических лесов, образно выражаясь «лёгких» нашей планеты, которые вырубаются со скоростью 15-20 га в минуту (этот вопрос более подробно будет рассмотрен далее).

Леса России также подвергались интенсивному уничтожению. Только в Европейской части с конца XVII по начало ХХ столетия было уничтожено около 40 млн. га леса. В результате лесистость снизилась с 50% до 33%, или в полтора раза. Площадь лесов, подвергающихся рекреационной нагрузке, в России и странах СНГ составляет 320-400 тыс. км?. На данной территории происходит существенное нарушение экосистем леса, экологических связей. Снижается лесистость территорий. Избирательность вырубок сказывается на породном составе леса. В наших лесах это приводит к снижению доли хвойных пород. Самый страшный враг леса - огонь. Пожар сравнивают с эрозией почвы, и это правильно. Эрозия - бич земледелия, пожар - бич лесов. В 90-х годах ХХ столетия на территории России ежегодно возникало до 30 тыс. пожаров, охватывающих 2 и более млн. га.

Большой ущерб лесным ресурсам наносит переувлажнение почвы, подтопление в результате строительства ГЭС (особенно в равнинной местности), водохранилищ, шоссейных и железных дорог и т. д. Гибель лесов по этим причинам можно наблюдать практически во всех областях России. Промышленные предприятия, выбрасывая в атмосферу, воду, почву различные химические соединения, вызывают угнетение и гибель деревьев, кустарников.

Площадь земель государственного фонда России, загрязнённая долгоживущими радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС, в 1991 году составляла около 1 млн. га. Здесь создались условия, при которых в течение многих десятилетий невозможно обычное ведение лесного хозяйства и многоцелевое использование леса. Значительный ущерб лесам, растительности лугов и пастбищ наносит повышенное содержание в воздухе свинца, особенно вблизи крупных автомагистралей с интенсивным автомобильным движением, приводящее к накоплению его в тканях и как следствие вызывает угнетение, а нередко гибель.

Вредным для лесной растительности является пыль цементных заводов, известняка и кремниевых пород. От их действия забиваются устьица, разрушается хлорофилл, а на поверхности образуется корка.

Среди причин гибели лесов следует назвать вредителей и болезни. Площадь очагов действия вредных насекомых в лесах России ежегодно достигает 2-3 млн. га. В 1991 году возросли с 4,2 до 61,4 тыс. га очаги особо опасного вредителя таёжных лесов - сибирского шелкопряда.

Безотходная технология

Безотходная технология - технология, подразумевающая наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии в производстве, обеспечивающее защиту окружающей среды.

Безотходная технология - принцип организации производства вообще, обозначающий использование сырья и энергии в замкнутом цикле. Замкнутый цикл означает цепочку первичное сырьё - производство - потребление - вторичное сырьё.

СССР явился инициатором идеи безотходного производства и термин "безотходная технология" впервые был предложен комиссией по охране природных вод СССР.

Принципы безотходной технологии

Системный подход

Комплексное использование ресурсов

Цикличность материальных потоков

Ограничение воздействия на окружающую среду

Рациональная организация

Безотходная технология в энергетике

Твёрдое и жидкое топливо при сжигании используются не полностью, а также образуют вредные продукты. Существует методика сжигания топлива в кипящем слое, которая более эффективна и экологически безопасна. Газовые выбросы необходимо очищать от оксидов серы и азота, а золу, образующуюся как результат фильтрации, использовать при производстве строительных материалов.

Безотходная технология в металлургии

Необходимо широкое использование твёрдых, жидких и газообразных отходов чёрной и цветной металлургии вместе с одновременным снижением выбросов и сбросов вредных веществ. В цветной металлургии перспективно применение метода плавки в жидкой ванне, требующее меньших затрат энергии и вызывающее меньший объём выбросов. Получаемые же в результате серосодержащие газы могут использоваться в производстве серной кислоты и элементарной серы.

Малоотходная технология

Малоотходная технология - промежуточная ступень перед созданием безотходной технологии, подразумевающая приближение технологического процесса к замкнутому циклу. При малоотходной технологии вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными органами. Часть сырья всё же превращается в отходы и подвергается длительному хранению или захоронению. Оценить степень приближения к безотходной технологии можно с помощью материального индекса производства.

Малоотходная технология направление комплексного использования полезных ископаемых и защиты окружающей среды от загрязнений, к-poe предполагает максимально возможное извлечение на предприятиях из сырья всех ценных компонентов при минимальном выделении отходов в твёрдом, жидком и газообразном виде. Пo сравнению c Безотходной технологией, обеспечивающей экологически безвредное произ-во c полной утилизацией или захоронением отходов, водооборотом, рекультивацией отвалов, M. т. лишь частично решает задачу комплексного использования сырья и предотвращения необратимых изменений в окружающей природной среде. M. т. подразумевает создание и внедрение на предприятиях процессов получения дополнит. продукции из отходов; разработку водооборотных циклов на базе локальной очистки сточных вод; разработку процессов переработки отходов произ-ва во вторичные материальные ресурсы.

Необходимость в создании M. т. возникла в cep. 20 в. в связи c катастрофически растущим загрязнением гидросферы, атмосферы и биосферы в результате накопления твёрдых, жидких и газообразных отходов. Масштабы загрязнения во мн. p-нах делают невозможной их естеств. нейтрализацию. M. т. способствует расширению минерально-сырьевой базы, сокращению живого и овеществлённого труда на добычу и переработку п. и., повышению производительности труда, снижению капитальных и эксплуатационных затрат на произ-во продукции, повышению возможности извлечения полезных компонентов из минерального сырья за счёт комплексного использования, a не количеств. увеличения добычи и переработки.

Один из видов M. т. - бессточная системa пром. использования воды, при к-рой б.ч. её находится в водооборотном цикле при небольшой подпитке свежей водой. Различают бессточные системы c полной утилизацией выделяемых компонентов, c частичной их утилизацией или без их утилизации (т.e. co складированием отходов). M. т. должны быть экологически чистыми, технически реально осуществимыми и экономически целесообразными.

Принципы перевода существующих технологий в малоотходные и безотходные производства

перевод существующих технологий в малоотходные и безотходные производства требует решения большого комплекса весьма сложных технологических, конструкторских и организационных задач, основанных на использовании новейших научно- технических достижений. При этом необходимо руководствоваться следующими принципами.

Принцип системности. В соответствии с ним процессы или производства являются элементами системы промышленного производства в регионе (ТПК) и далее - элементами всей экологоэкономической системы, которая включает, кроме материального производства и иной деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы), а также человека и среду его обитания. Поэтому при создании безотходных производств необходимо учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Комплексность использования ресурсов. Этот принцип создания безотходного производства требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является сложным по составу. В среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексно переработке сырья. Так, комплексная переработка полиметаллических руд позволяет получать около 40 элементов в виде металлов высокой чистоты и их соединений. Уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиновые металлы, а также более 20% золота получают попутно при комплексной переработке полиметаллических руд. Конкретные формы реализации этого принципа в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадиях отдельного процесса, производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.

Цикличность материальных потоков.

Это общий принцип создания безотходного производства. Примерам цикличных материальных потоков являются замкнутые водо- и газооборотные циклы. Последовательное применение этого принципа должно привести в конечном итоге к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.

Ограничение и исключение вредного воздействия производства на биосферу при планомерном и целенаправленном росте объемов безотходного производства. Этот принцип обязан обеспечить сохранение природных и социальных ресурсов, таких как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, здоровье населения. Данный принцип осуществим лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.

Рациональность организации создания безотходного производства: разумное использование всех компонентов сырья; минимизация энерго-, материало- и трудоемкости производства; поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, исключающих или уменьшающих вредное воздействие на биосферу; кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других; создание безотходных ТПК.

Способы и методы создания безотходного производства

Оптим. использование энергоресурсов достигается рациональным расходованием их для технол. нужд на разл. стадиях произ-ва, а также утилизацией теплоты низкого потенциала (50-150°С) для обеспечения комфортных условий труда в пром. и непроизводств. помещениях, для коммунально-бытового горячего водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха. обогрева теплиц, водоемов и т.д. наиб. эффективно в хим. промышленности энергоресурсы используют в совр. энерготехнол. схемах произ-в NH3, слабой HNO3 и карбамида.

Прогрессивная форма организации безотходные производства - комбинирование разных технол. схем. Для хим. промышленности особенно характерно применение отходов осн. произ-ва в кач-ве сырья вновь организуемых подчиненных произ-в. Так, производство NH3 совмещают, используя его отход - СО2, с произ-вом карбамида на одном хим. предприятии. Др. типичный пример - объединение хим. предприятия по произ-ву H2SO4 с металлургическим, на отходах которого (флотационном колчедане и отходящих печных газах, содержащих SO2) оно базируется. Важная роль в утилизации твердых вторичных сырьевых ресурсов принадлежит промышленности строит. материалов. Напр., доменные шлаки (практически полностью) и фосфогипс применяют для произ-ва цемента. шлакоси-таллов, минер. ваты, шлаковой пемзы, гипсовых вяжущих и т.д.

Создание безотходные производства особенно эффективно на основе принципиально новых технол. процессов. Пример - бескоксовый, бездоменный метод получения стали, при котором из технол. схемы исключены стадии, в макс. степени влиявшие на загрязнение окружающей среды: доменный передел. производство кокса и агломерата. Такая технология обеспечивает значит. снижение выбросов в атмосферу SO2, пыли и др. вредных веществ, позволяет втрое уменьшить потребление воды и практически полностью утилизировать все твердые отходы.

Перспективно также применение, например, в гидрометаллургии сорбционных, сорбционно-экстракционных и экстракционных процессов, которые обеспечивают высокую избирательность извлечения разл. компонентов, эффективную очистку сточных вод и отсутствие газовых выбросов в атмосферу. Так, экстракционные процессы используют для извлечения и разделения, например, Та и Nb, РЗЭ, Т1 и In, а также при получении Аи высокой чистоты (см. также Выщелачивание).

Важную роль в создании безотходные производства играет совершенствование аппаратурного оформления технол. процессов. Так, переход произ-ва аммиака на агрегаты большой единичной мощности, воздушное охлаждение и турбокомпрессоры дал возможность наряду с улучшением использования тепловой энергии снизить расход оборотной воды (с 550 до 50-60 м3 на 1 т NH3), кол-во СО и оксидов в выхлопных газах до концентраций, предусмотренных санитарными нормами.

Мембранная аппаратура (см. Мембранные процессы разделения)позволяет осуществить водооборот (напр., в целлюлозно-бумажном произ-ве); почти полностью извлекать синтезированный микроорганизмами белок из культуралъных жидкостей в микробиол. промышленности; очищать сточные воды от избыточных кол-в щелочей и кислот, не применяя трудоемкие операции их нейтрализации (напр., в хим. и химико-металлургич. произ-вах), от радиоактивных отходов (напр., на атомных электростанциях), от вредных для окружающей среды ПАВ и т.д.

Работы по созданию безотходные производства интенсивно проводятся во всех промышленно развитых странах. Проблемы безотходные производства нашли отражение в ряде международных соглашений, постановлениях партии и правительства СССР по вопросам охраны окружающей среды.

Очистка окружающей среды от загрязнений

Источники загрязнения атмосферы

Два источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

От естественных источников в атмосферу поступает: пыль космическая (до 5 миллионов тонн в год), пыль вулканическая, пыль растительная, пыль от эрозий почвы, морская соль, дымы от пожаров, вулканические газы, газы от разложения растений и животных, газы от жизнедеятельности растений и животных... Особую роль играет атмосферная пыль. Она способствует конденсации паров воды и образованию осадковОсновными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность, нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия. Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды. В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения.

Последствия загрязнения атмосферы.

Запылённость.

Запылённость атмосферы оказывает влияние на отражающую способность Земли Частицы пыли сокращают доступ ультрафиолетовой радиации и образуют ядра конденсации паров воды. Всё это увеличивает отражающую способность атмосферы и приводит к похолоданию климата. Пыль, попавшая на поверхность ледников, поглощает энергию и способствует их таянию.

Загрязнение оксидами углерода.

Это приводит к повышению температуры преземного слоя атмосферы. влияет на организмы животных (разрушает гемоглобин, расстраивает нервную и сердечно-сосудистую системы).

Загрязнение оксидом серы.

Накопление кислот и сульфатов в атмосфере приводит к выпадению кислотных осадков. В настоящее время, плотность дождевой воды над промышленными районами превышает норму в 10-1000 В подкисленных водных экосистемах все организмы быстро вымирают или из-за прямого воздействия ионов водорода или из-за невозможности разложения или из-за отравления вредными веществами, образующимися из-за действия кислот на почву.

Оксиды азота.

образованием атомарного кислорода и азота. Атомарный кислород и озон вступают в соединение с углеводородами с образованием свободных радикалов - молекул, с незаполненными связями, вследствие чего обладающие высокой химической активностью. Свободные радикалы взаимодействуют друг с другом и с веществами, находящимися в атмосфере, образуя вторичные загрязнения - фотохимический смог.

Физико-химические методы очистки атмосферы

Наибольшее распространение при очистке газов получили адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.

Абсорбция - поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами.

Адсорбция - избирательное извлечение компонентов посредством твердых материалов, называемых адсорбентами и имеющих большую удельную поверхность.

Каталитическая очистка основана на каталитических реакциях, в результате которых примеси превращаются в безвредные, менее вредные или легко удаляемые соединения.

Санитарная очистка промышленных выбросов включает в себя очистку от оксидов углерода, оксидов азота, оксидов серы и пыли.

Источники загрязнения гидросферы.

Ежегодно в мире образуются около 1 триллиона м³ сточных вод. Из них примерно 20% сбрасываются без очистки.

При технологических процессах образуются следующие виды сточных вод:

Реакционные воды - образуются в процессе реакции с выделением воды. Загрязнены как исходными продуктами, так промежуточными и конечными.

Воды, содержащиеся в сырье и исходных материалах в исходном и связанном виде. Загрязнены аналогично реакционным водам.

Промывочные воды - образуются после мытья оборудования, сырья, тары. Загрязнены исходными и конечными продуктами.

Водные абсорбенты и экстрагенты.

Охлаждающие воды в основном не соприкасаются с технологичными продуктами и могут использоваться в системах оборотного водоснабжения.

Бытовые воды.

Атмосферные осадки, стекающие с промышленных площадок - особенно агрессивны, т.к. загрязнены выбросами предприятий.

Химические - кислоты,щёлочи, соли, пестициты, фенолы

Биологическое - вирусы, бактерии,водоросли

Физическое - радиоактивные элементы, органические, Глина,песок

Бактериальное - патогенные бактерии, вирусов, радиоактивное загрязнение,

Тепловое - связано с повышением температуры вод,

Последствия загрязнения гидросферы

- нарушение устойчивости экосистемы

- прогрессирующий эвтрофикации

- появление красных приливов

- накопление химических токсикантов в биоте

- снижение биологической продуктивности

-возникновение мутагенеза и канцерогенеза в морской среде

- микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря

Очистка гидросферы

Механическая очисткаЭтот метод очистки используется для удаления из сточных вод нерастворимых примесей.

Методы физико-химической очистки сточных вод основаны на изменении физического состояния загрязнителей и в большинстве случаев требуют применения реагентов

Химическая или реагентная очисткаОдним из видов обработки сточных вод является реагентная очистка, которая представляет собой сочетание различных типов химических реакций, приводящих к удалению из сточных вод токсичных компонентов.

Методы биохимической очистки применяются для удаления из сточных вод органических веществ.

Удаление остаточных органических веществПосле биохимической очистки могут остаться органические, вещества плохо усваиваемые микроорганизмами. Лучший способ их удаления - адсорбция активированным углем, который впоследствии регенерируют.

Обеззараживание водыХорошо известно, что через воду могут распространяться такие страшные заболевания, как холера, брюшной тиф, инфекционный гепатит, дифтерия и др. Поэтому последней стадией подготовки воды для питьевых и других нужд является ее обеззараживание, т.е. уничтожение болезнетворных микроорганизмов.

Загрязнения литосферы.

Существуют следующие источники загрязнения почвы:

Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязнений - бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор и т.д.

Промышленные предприятия сбрасывают твёрдые и жидкие отходы в т.ч. чрезвычайно токсичные (цианиды, тяжёлые металлы).

Теплоэнергетика. В числе отходов - сахар, несгоревшие частицы, шлак, оксиды серы.

Сельское хозяйство. В числе отходов - ядохимикаты, удобрения.

Транспорт. В числе отходов - соединение свинца, углеводороды.

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

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

Отчистка биосферы

- Зашита почв от водной и ветровой эрозии

- организация севооброботов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия

- мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием и засолением почв)

- рекультивация нарушенного почвенного покрова

защита почв от загрязнения а полезной флоры и фауны от уничтожения

- предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.

Классификация загрязнений окружающей среды. биосферы

типы загрязнений:

Сточные воды.

Минералы, неорганические кислоты и соли.

Органические кислоты и соли.

Твёрдый сток.

Вещества, имеющие питательную ценность для растений.

Радиоактивные вещества

Носители инфекции

Существует и иная классификация, которая первоначально делит загрязнения на естественные и антропогенные.

К антропогенным относятся:

Механические (загрязнение среды компонентами, оказывающие лишь механическое воздействие без физико-химических последствий).

Химические (изменение естественных химических свойств среды).

Физическое (шумовое, световое, тепловое, электромагнитное, радиоактивное).

Биологическое (загрязнение путём внесения в среду биологического организма).

Ущерб Экологические проблемы биосферы.

Ущерб биосферы - парниковый эффект, истощение озонового слоя, массовое сведение лесов, которое нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере, отходы производства, сельского хозяйства, производство энергии (ГЭС наносят урон природе и людям - затопление огромных территорий под водохранилища, непреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек, застой вод, замедление проточности, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки; местное повышение воды влияет на грунт водохранилища, приводит к подтоплению, заболачиванию, эрозии берегов и оползням; существует опасность от плотин в районах с высокой сейсмичностью). Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию.

Очистка биосферы

- разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод

- разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы

- создание и выпуск новых видов продукции с учётом требований повторного её использование

- создание принципиально новые производственных процессов позволяющих исключить или сократить технологические стадии на которых происходит образование отходов

Размещено на Allbest.ru