Промышленная экология

Промышленная экология – это современное бурно развиваю­щееся  направление в науке и технике, целью которой является охрана окружающей среды путем рационального и комплексного использования сырья и энергетических ресурсов. Устойчивое раз­витие современной цивилизации предполагает создание такой эколого-экономической системы, которая смогла бы удовлетво­рить потребности общества, но не ставила бы при этом под угрозу существование будущих поколений. Решение этой проблемы воз­можно путем разработки и принятия ряда инженерных решений, которые позволили бы по аналогии с природным биохимическим кругооборотом организовать безотходный технологический цикл: первичные сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные сырьевые ресурсы.

Биосфера представляет собой равновесную систему, в которой процессы обмена веществ и энергии происходят за счет жизнеде­ятельности живых организмов и хорошо сбалансированы.

Техногенное воздействие нарушает данное равновесие. До оп­ределенного момента это воздействие сглаживается природными процессами, происходящими в биосфере. Происходит самоочи­щение и самовосстановление природной среды.

Однако в последнее время масштабы деятельности человека значительно возросли и достигли глобальных размеров. Биосфера начала разрушаться. Отравляются атмосфера и водоемы, уничто­жаются флора и фауна, происходит лавинное антропогенное за­грязнение почвенных покровов, истощаются в ряде регионов вод­ные и лесные ресурсы. Атмосфера в еще большей степени загрязняется оксидами серы, азота, углерода, пылевидными части­цами. В природные водоемы непрерывно поступают нефть, отхо­ды промышленных предприятий.

Все возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса, поэтому проблема защиты окружающей среды становится важ­нейшей задачей современного общества.
В связи с этим резко увеличивается роль промышленной эко­логии. Она призвана на основе оценки степени вреда, приноси­мого человечеству промышленной урбанизацией, разрабатывать и внедрять новые инженерно-технические средства защиты окру­жающей среды, развивать основы создания замкнутых малоотход­ных и безотходных производств.

Промышленная экология – наука, изучающая взаимозависи­мость промышленного производства с представителями биосфе­ры, определяющая наиболее рациональные и экономичные мето­ды и средства формирования и управления производством с со­хранением механизмов саморегуляции объектов биосферы.

Промышленная экология является комплексной, многоплано­вой дисциплиной и базируется на знаниях, полученных при изу­чении фундаментальных химических, общеинженерных, эконо­мических и правовых дисциплин.

Загрязнение окружающей среды

Промышленное производство во всех странах мира непрерыв­но развивается. В связи с этим увеличивается количество потреб­ляемых природных ресурсов и объем вредных выбросов, губительно воздействующих на биосферу и человека.

Становление и развитие промышленной экологии относится к 60-м годам ХХ в. К этому времени академик И. В. Петрянов-Соко­лов провел всестороннее исследование по развитию промышлен­ности и образованию отходов во многих странах мира, начиная с 1910 г. Согласно сделанным им заключениям, на начальных этапах развития промышленности увеличение роста отходов происходит пропорционально развитию производства. Затем закономерность нарушается, и количество отходов начинает увеличиваться по от­ношению к росту производства по экспоненциальному закону. Это свидетельствует о том, что на начальных этапах использовалась способность природы к самоочищению, а затем была исчерпана.

Развитие производства невозможно без применения природ­ных ресурсов. Ежегодно человечество расходует миллиарды тонн природных богатств – уголь, руду, нефть, строительные матери­алы, водные ресурсы.

Нефть и газ остаются главными природными источниками, удовлетворяющими потребности человечества в энергии. В мировых за­пасах горючих ископаемых нефть составляет 10 %, а уголь – 70 %. В настоящее время эксплуатируют около 10- 15 % запасов разве­данных угольных месторождений и около 65-70 % – нефтяных. (данные 20010 года).

Высокие темпы добычи нефти и газа превратили их в опасные источники загрязнения окружающей среды. Чем больше масштабы добычи и транспортировки, тем выше вероятность возникно­вения аварий и экологических катастроф. Об этом свидетельству­ют многочисленные аварии с участием нефтеналивных танкеров и разрывы нефтепроводов.

Установлено, что на каждого жителя планеты добывается по­рядка 20 т/год. минерального сырья. При этом менее 10 % сырье­вых компонентов превращаются в конечную продукцию, а ос­тальные 90 % переходят в отходы. Расходы на обезвреживание и переработку отходов в настоящее время составляют 8- 10 % от стоимости производимой продукции и продолжают возрастать по экспоненциальному закону.

Образующиеся отходы представляют большую опасность для природной экосистемы Земли. Существует несколько проблем, с которыми приходится сталкиваться специалистам при изучении этого вопроса:

• при организации производства образуется большой объем веществ, которые переходят в отходы и выбрасываются в атмосферу Земли. По данным различных источников, ежегодно в атмосферу нашей планеты выбрасывается до 25 млн т пыли; до 70 млн т окси­дов азота; около 100 млн т соединений серы; 5,5-14 млрд т диок­сида углерода. Кроме того, в воздух попадают и особо токсичные вещества, оказывающие канцерогенное и мутагенное воздействие;
• в настоящее время производятся многообразные соединения, имеющие различные состав и свойства. В отходах производств, как правило, наблюдается низкая концентрация токсичных веществ, что затрудняет разработку унифицированных способов их обез­вреживания и утилизации. В промышленных выбросах токсичные вещества присутствуют в легко усвояемой форме и наиболее аг­рессивно воздействуют на окружающий мир;
• освоено синтезирование новых высокотоксичных веществ, способы переработки которых в природе неизвестны. К ним относят­ся, например, поверхностно-активные вещества (ПАВ), полицик­лические ароматические углеводороды (ПАУ), ксенобиотики, ди­оксины, химические отравляющие вещества, гербициды и пести­циды. В природных циклах биогенеза не существует процессов, способных их перерабатывать. Поэтому эти вещества накаплива­ются в природе, а затем попадают в растения, организм человека и животных.

В природных условиях многие из токсичных элементов нахо­дятся в малорастворимой форме или защищены от контакта с окружающей средой. В процессе переработки такого сырья то­ксичные элементы переходят в растворимую легко усвояемую фор­му и поэтому представляют большую опасность.

• • Пример 1. Тяжелые металлы по общетоксичному действию на живые организмы и масштабам выбросов вышли на одно из первых мест среди техногенных отходов. Загрязнение ими природной среды вызывает серь­езные заболевания у людей. В природе соединения железа (ПДК*0,05 мг/л), меди (ПДК 0,001 мг/л), никеля (ПДК 0,01 мг/л), кобальта (ПДК 0,005 мг/л) находятся в виде сульфидов или оксидов. Эти соединения малорастворимы и в природные воды практически не поступают. В промышленных отходах, например гальванических производств, перечисленные элементы присутствуют в виде растворимых солей и активно взаимодействуют с элементами при­родной среды.
  • Пример 2. Элемент фтор входит в состав природных минералов – апа­титов и фосфатов, которые являются малотоксичными соединениями. При промышленной переработке минералов значительное количество фтора переходит в газовую фазу в виде HF и SiF4, которые относят уже к высокотоксичным соединениям.
  • Пример 3. Нефть и газ являются токсичными соединениями (ПДК по растворенной и эмульгированной нефти – 0,05 мг/л). В природе эти вещества залегают на большой глубине, что и предохраняет их от контакта с биосферой. При добыче и транспортировке они извлека­ются на поверхность и активно воздействуют на представителей жи­вой природы.

Антропогенные выбросы являются одним из наиболее суще­ственных факторов, влияющих на здоровье людей. По оценкам специалистов, состояние здоровья людей на 20-40 % зависит от состояния окружающей среды. Исследованиями установле­но, что в промышленных городах со значительно загрязненной атмосферой заболеваемость в 1,5-3 раза выше по сравнению со среднестатистическими показателями. Загрязнение окружа­ющей среды в значительной степени обусловливает снижение демографических показателей и состояния здоровья граждан в нашей стране.

Современное состояние природной среды в России представ­ляет собой угрозу безопасности нынешнего и будущих поколений. Значительная часть территории России, на которой проживают десятки миллионов человек, в результате продолжающегося до настоящего времени загрязнения превращена в зону экологичес­кого бедствия: увеличиваются масштабы техногенных выбросов и сбросов загрязняющих веществ в атмосферу и водоемы; растет опас­ность экологических катастроф; происходит постепенная деграда­ция природных экосистем, поддерживающих глобальное экологическое равновесие.

Это положение требует разработки принципиально нового ме­ханизма взаимодействия человека в процессе его трудовой дея­тельности и природы. Учеными и политиками многих стран была разработана и пред­ложена концепция нового пути развития общества, которая по­лучила название “Концепция устойчивого  развития”. О ней мы расскажем в одной из следующих статей. Следите за обновлениями.