Применение экологически чистых и безотходных производств

Природоохранные технологии

Считаете ли вы, что необходим контроль общества за развитием науки, г) техники, технологий? Может ли служить таким контролем популяризация научно-технических знаний в литературе и средствах массовой информации?

Экологический мониторинг. Особое значение в современных условиях приобретает использование достижений научно-технического прогресса для решения природоохранных задач. Это в первую очередь касается совершенствования экологически безвредных и ресурсосберегающих технологических процессов, создания комплексных безотходных производств, широкого применения водооборотных схем, систем контроля за выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду, состоянием природных объектов и всей биосферы с целью ранней диагностики начавшихся изменений.

Прежде всего требуется надежная оценка состояния окружающей среды. Информационная система наблюдения и анализа состояния природной среды, в первую очередь уровней загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, получила название мониторинг.

Мониторинг включает три основные процедуры: наблюдение, оценку состояния и прогноз возможных изменений. Важнейший элемент мониторинга — оценка состояния природной среды. Этапами этой оценки являются выбор показателей и характеристик объектов окружающей среды и их непосредственное измерение. Набор параметров должен дать достоверный ответ на вопрос, каково состояние объекта (природной среды).

Любая новая промышленная технология непременно должна проходить экологическую экспертизу, т. е. оценку по всем параметрам мониторинга. И только в том случае, если эта технология кроме технических достоинств отвечает природосберегающим требованиям, она имеет право на внедрение.

 

 

 

Почему финны считают источником благополучия своей страны самовоспроизводящиеся системы – леса и людей?

Переработка бытового мусора и промышленных отходов. Большую проблему с точки зрения экологии представляет утилизация бытовых и промышленных отходов. В России на санкционированных и несанкционированных свалках, хранилищах, полигонах скопилось около 86 млрд т твердых отходов производства и потребления, что составляет порядка 600 т на каждого жителя страны. (Коммунальные отходы от этого числа составляют примерно третью часть.) Из этой массы на мусоросжигательные заводы поступает приблизительно 5 %, остальное оседает на полигонах и свалках.

Кроме того, на территории России накоплено 1,1 млрд т опасных отходов. К ним относятся радиоактивные отходы, пестициды, запрещенные к употреблению или пришедшие в негодность запасы химического оружия, диоксины, которые содержатся в отходах хлорного производства и целлюлозно-бумажных комбинатов.

Ежегодное накопление различных видов твердых отходов в России — 10-15 т на человека, в том числе токсичных — 0,8 т. Степень утилизации отходов невелика: для инертных веществ (вскрышные породы, зола, строительный мусор) она не превышает 20-30 %, для опасных — 10-25 %. Сельскохозяйственные отходы утилизируются примерно на 70 %, а радиоактивные в основном хранятся или подвергаются захоронению.

В странах Европы многие виды отходов успешно утилизируются. Так, в Германии сельскохозяйственные отходы утилизируются на 90 %, корпуса старых автомобилей — на 98 %, отработанные масла — более чем на 90 %, покрышки автомобилей — почти полностью. Вместе с тем такие виды отходов, как строительный мусор, отходы горнодобывающей промышленности, в основном складируются, как и 50 % промышленных шламов. Размещение 1 т бытового мусора на свалках обходится Германии примерно в 750 евро. Развивается нелегальный вывоз опасных отходов в страны Африки и Азии, а также размещение там предприятий по их сжиганию.

Особую угрозу для экологии представляют «дикие» свалки, откуда ядовитые вещества и микроорганизмы, попадая в подземные воды, распространяются на многие километры. На таких свалках быстро размножаются крысы, являющиеся переносчиками ящура, лихорадки, сыпного тифа, чумы, гельминтов. В то же время в бытовом мусоре содержится много ценных веществ: органические соединения, годные для удобрения, бумага и картон, стекло, пластмасса, кожа, дерево, металлы. Поэтому разрабатываются проекты и строятся специальные заводы по переработке мусора. Они более безопасны для окружающей среды и одновременно более экономичны, чем мусоросжигательные установки. Сократить накопление отходов позволяет многоразовое использование стеклянных бутылок, сбор пластмассовых бутылок и полиэтиленовых пакетов для переплавки и т. д.

Нет нужды доказывать, что техника все больше совершенствуется. Все больше производится сложных машин и механизмов, которые состоят из самых разнообразных материалов: черных и цветных металлов, пластмасс, дерева, резины, стекловолокна и композитов. Срок службы таких изделий определяется не их физическим износом, а моральным устареванием. Все чаще технически «здоровые» изделия и материалы оказываются на свалке. Но ведь можно их использовать как сырье для новых механизмов, т. е.рециклироватъ. Цикличность материальных потоков — перспективное направление создания промышленных производств с безотходной технологией.

Безотходная технология — это такой способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы. Это позволяет сделать минимальным воздействие на окружающую среду и не нарушать ее нормального функционирования.

Большинство современных производств загрязняют окружающую среду выбросами в воздух и в воду своих отходов. Однако эти отходы содержат в себе нужные для хозяйствования вещества: металлы, стекло, бумагу и др. Задача заключается лишь в том, чтобы разработать механизмы выделения этих компонентов из отходов. Наиболее перспективным проектом является создание таких производственных технологий, когда отходы одного процесса используются в качестве сырья для другого. В результате объем твердых, жидких и газообразных отходов, сбросов и выбросов будет минимальным.

Ученые считают, что уже сейчас имеется достаточно технических знаний и оборудования, чтобы повторно использовать % образующихся отходов. Главное препятствие на пути к этому — неправильная организация производства, отсутствие у производителей экологических знаний и культуры природопользования, низкие цены на природные ресурсы и незначительные штрафы с предприятий, загрязняющих окружающую среду.

Из безотходных технологий в нашей стране наиболее широко используются замкнутые системы промышленного водоснабжения. Создаются установки для получения биогаза из отходов. (В процессе анаэробного сбраживания остатков сельскохозяйственного производства, избыточной массы активного ила и других органических отходов получается горючий газ.)

Рациональное использование лесов и пахотных земель. Потребительская эксплуатация лесов и пахотных земель ведет человечество к глобальной экологической катастрофе. Примером губительного воздействия человека на лес может служить о. Пасхи, где вырубка деревьев привела к деградации природы, голоду и вымиранию населения.

Сохранить лесные запасы поможет комплекс следующих мер:

□ совершенствование и повсеместное использование биохимических технологий ухода за лесом;

□ увеличение площади лесов; создание эффективных технологий борьбы с вредителями лесов, пожарами, ураганами и т. д.;

□ более полная утилизация порубочных остатков (например, кора деревьев может использоваться для подстилки сельскохозяйственным животным и т. п.);

□ создание сортов деревьев более высокого качества (быстрорастущих, с лучшим строением волокна, устойчивых к болезням и вредителям) методами прививок и селекции;

□ более широкое использование заменителей древесины (пластмассы и алюминиевая фольга могут применяться для упаковки; стекловолокно, бетон, кирпич, алюминий могут заменить строительные пиломатериалы).

Дальнейшее расширение площадей пахотных земель (на настоящий момент это 35 % территории суши) невозможно без уничтожения лесов. Поэтому человек должен искать способы повышения плодородия почв, находящихся под сельскохозяйственными культурами.

Меры, необходимые для повышения плодородия почв:

□ подкормка органическими удобрениями (навозом);

□ запахивание зеленой массы растений- сидератов (люпин, вика, люцерна, клевер), обогащающих почву азотом;

□ чередование культур, которые способствуют повышению плодородия почвы, — севооборот.

Для борьбы с вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных куль¬тур необходимо применять настои растений, а также золу, известняк, серу и т. п. При таком подходе возможно получать сельскохозяйственную продукцию высокого качества.

Экологизация сельского хозяйства — необходимое условие выживания и здоровья будущих поколений. В последние годы в странах с интенсивным развитием сельского хозяйства (в развитых странах) активно внедряется так называемое альтернативное земледелие. Отличительными чертами альтернативного земледелия являются: усиленное внимание к севообороту, исклю¬чение каких-либо синтетических препаратов в качестве удобрений, переход на использование навоза, микроорганизмов, бордоской жидкости, серы, золы, известняка.

Рациональное использование минеральных ресурсов. Как мы знаем, минеральные залежи планеты ограничены и невозобновимы. Последствия истощения запасов ископаемого сырья и связанное с его добычей и переработкой пагубное воздействие на окружающую среду могут быть уменьшены с помощью новых технологий эффективного и комплексного использования минерального сырья.

Эти новые технологии ориентированы в первую очередь на резкое сокращение потерь при добыче и переработке минерального сырья. Так, при разработке комплексных руд не только добываются основные компоненты, но попутно извлекаются и сопутствующие полезные вещества. (Например, кобальт, никель, титан, ванадий, фосфор и другие элементы, как правило, сопутствуют железорудной породе.)

Возьмем редкоземельные и рассеянные элементы, без которых сегодня не обходится ни одно производство современной электронной техники. Они не образуют в природе самостоятельных месторождений и могут быть получены лишь при комплексной переработке руд цветных металлов, которая предполагает сбережение энергетических затрат.

Использование попутного нефтяного горючего газа, серы и гелия, содержащихся в природном газе многих месторождений нефти, — это еще один путь эффективного использования минерального сырья.

Сегодня приходит черед использования нового перспективного минерального сырья, практически не применявшегося ранее, например керамических материалов (кремния, глинозема и др.)* Керамика отличается термо- и коррозионной износостойкостью, оптическими и другими свойствами (оптическое стекловолокно является керамическим материалом). Все шире используют сегодня такое сырье, как полупроводниковые материалы и полимеры.

Рациональное использование водных ресурсов. Наряду с воздухом вода является важнейшим звеном, соединяющим живую и неживую природу. Вода пронизывает не только всё вокруг нас, но и нас самих, наше тело, которое на 70 % состоит из воды. Этот один из самых значимых для человека и самой жизни ресурс природа копила весь период своего существования.

Известно, что пресные воды на планете составляют только 2,5 % биосферы, из них 99 % — в виде снега и льда. За последние 50 лет потребление воды возросло вчетверо. Однако большая часть водных ресурсов тратится попусту: испаряется, теряется из-за утечек и т. д.

Оборотное водоснабжение. Специалисты предсказывают, что в некоторых районах водоносные слои могут быть исчерпаны быстрее, чем запасы ископаемого топлива. Большинство как бедных, так и богатых стран выходит за пределы сбалансированного потребления грунтовых вод. Так, в США, в зоне орошаемого земледелия, запасы выкачиваемой из-под земли воды не успевают восполняться. Из-за откачки воды городские здания в Бангкоке и Мехико оседают в результате образования подземных пустот.

В целях снижения забора свежей воды для нужд промышленных предприятий одну и ту же воду в технологических линиях используют многократно. Так, в США одна и та же вода в производственном процессе перед сбросом в среднем используется девять раз. В Японии доля оборотного водоснабжения выросла до 74 %, достаточно высок этот показатель и в России.

Очистка естественных водоемов. Загрязнения вод происходит не только в процессе их технологического использования. Выбросы в окружающую среду газообразных и твердых веществ в неменьшей степени загрязняют естественные водные объекты. Поступающие в атмосферу в процессе хозяйственной деятельности выбросы в дальнейшем с осадками выпадают на поверхность суши, проникая в поверхностные и подземные воды. Осаждаясь на поверхности Мирового океана, они способствуютзакислениювод.

Закисление вод сопровождается увеличением концентрации токсичных металлов в результате перевода их в токсичные соединения. Вследствие этого происходит быстрое разрушение экосистемы, так как фито- и зоопланктон, а также рыбы очень чувствительны к показателю кислотности и к концентрации металлов. Проблемы закисления водоемов особенно актуальны для Скандинавии, Дании, Германии, а также северо-восточной части США и Южной Канады.

Разнообразные химические вещества и масса патогенных микроорганизмов проникает в водоемы со сточными водами городов и агро-промышленных комплексов. Большое количество различных загрязнителей попадает в воды Мирового океана при добыче и перевозке нефти и нефтепродуктов — в результате аварий на нефтяных скважинах и танкерах. Подсчитано, что в моря и океаны ежегодно попадает от 6 до ГО млн т нефти. Нефтяная пленка, покрывая водную поверхность, задерживает солнечную радиацию, что приводит к химическому отравлению и гибели морских организмов.

Водоем — сложная биосистема разнообразных организмов: бактерий, водорослей, высших водных растений, различных беспозвоночных, рыб и других животных. В природных условиях водоем способен справиться с естественным (фоновым) поступлением в него загрязняющих веществ. В результате процессов «разбавления» — растворения и перемешивания загрязнений — происходит снижение концентрации взвешенных частиц. Отстаивание воды и оседание нерастворимых осадков, окисление в них загрязняющих веществ благоприятствует очистке и отмиранию микроорганизмов-загрязнителей.

Ультрафиолетовые лучи солнца, губительные для ряда микроорганизмов в поверхностном слое воды, также способствуют очищению водоема. Процессу самоочищения водоемов служит жизнедеятельность некоторых бактерий, водорослей, плесневых и дрожжевых грибов, амеб. В морях и океанах в самоочищении воды участвуют также планктонные организмы, мидии, устрицы, гребешки и другие моллюски.

Если загрязнение химическими веществами и патогенными микроорганизмами настолько возрастает, что нарушается саморегуляция водных экосистем, развивается иная микрофлора (прежде всего синезеленые водоросли), способствующая дальнейшей деградации природного биоценоза, происходит «цветение» водоема.

Для профилактики «цветения» водоемов в результате разрушения естественных механизмов самоочищения воды рекомендуется:

□ ограничивать на территории водосбора строительство животноводческих комплексов;

□ применять щадящую агротехнику (в частности, использовать гранулированные удобрения);

□ соблюдать сроки внесения удобрений;

□ увеличивать глубину запашки удобрений в почву;

□ создавать вокруг водоемов водоохранные зоны наземной и подземной растительности (например, тростник подавляет развитие синезеленых водорослей, а кроме того, поглощает из воды различные загрязняющие вещества);

□ строить буферные водоемы и водохранилища, не допускающие сточные воды в основной водоем;

□ связывать и осаждать фосфор в водоемах;

□ использовать искусственную аэрацию;

□ сбрасывать обогащенный питательными веществами придонный слой воды;

□ удалять избыточное органическое вещество; использовать растительноядных рыб (толстолобика, теплолюбивуютиляпию);

□ целенаправленно регулировать видовой состав фитопланктона (использовать популяции конкурентов, например отбирать популяции зеленых водорослей, устойчивых к продуктам метаболизма синезеленых водорослей).

Так, для лечения оз. Вашингтон (США) от него отвели стоки города Сиэтл, что обеспечило снижение массы фитопланктона, повышение прозрачности воды, запустило восстановительные процессы. «Цветение» Цюрихского озера в Швейцарии успешно устраняется благодаря использованию технологии, очищающей стоки от соединений фосфора. В Германии применяются установки для аэрации глубинных слоев воды.

Нет необходимости ждать наступления нехватки воды в глобальном масштабе, чтобы понять, что случится, если общество выйдет за допустимые пределы ее потребления. Надо уже сегодня учиться расходовать воду экономно, разумно и уменьшать ее загрязнение.

Ответственность за сохранение гидросферы. Чтобы сохранить гидросферу пригодной для жизнедеятельности животных и человека, необходимо строго соблюдать нормы предельно допустимых концентраций в воде всех видов загрязнителей. Вода не должна содержать возбудителей заболеваний, в противном случае она должна подвергаться очистке и обеззараживанию.

Мероприятия по борьбе с загрязнением водоемов связаны с совершенствованием производственных технологий. Ученые и инженеры работают над тем, чтобы полностью исключить сброс сточных вод в природные водоемы.

Все организации, деятельность которых влияет на водный режим, обязаны:

□ проводить на используемых территориях гидромелиоративные, агротехнические и санитарные мероприятия, улучшающие водный режим;

□ использовать водные источники, не превышая установленных норм;

□ сооружать и использовать очистные устройства искусственной или естественной очистки воды.