Инженерная защита окружающей среды

ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Основные направления  инженерной защиты окружающей среды

 

• Внедрение ресурсосберегающих и малоотходных технологий;
• Биотехнология;
• Утилизация отходов;
• Экологизация производства

Малоотходные технологии

 

• Это способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов – таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования

Биотехнология

 

•  Биотехнологические процессы основаны на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.
• Очистка сточных вод, утилизация твердых бытовых отходов, восстановление загрязненных почв и др.

Утилизация отходов

 

• Утилизация отходов включает инженерные решения, направленные на проблему твердых отходов, на очистку газов и сточных вод.

Экологизация производства

 

• Экологизация производства означает такую организацию производства, при которой обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ

Основные экологические  нормативы

 

   Качество окружающей природной среды - степень соответствия ее характеристик потребностям человека и технологическим требованиям – оценивается с помощью экологических нормативов.

• Санитарно-гигиенические нормативы: ПДК, ПДУ
• Производственно-хозяйственные: ПДВ, ПДС
• Комплексные показатели качества окружающей природной среды: ПДН

Предельно допустимая концентрация

 

• ПДК представляет собой количество загрязнителя в почве, воздушной или водной среде, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства

Разовая и среднесуточная ПДК (для атмосферного воздуха)

 

• ПДКм.р. – максимально разовая ПДК – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 мин рефлекторных реакций в организме человека
• ПДКс.с. – среднесуточная ПДК – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неопределенно долгом воздействии

Условие безопасности

 

• С + Сф ≤ ПДК (Сф – фоновая концентрация вредного вещества)

 

• С_¹/ПДК_¹ + С_²/ПДК_² +…+ С_ⁿ/ПДК_ⁿ ≤ 1

 

• С1, С2, …, Сn – фактические концентрации вредных веществ в воздухе

Предельно допустимый уровень

 

• ПДУ физического воздействия (радиационного, шума, вибрации, магнитных полей и др.) – это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда

ПДВ, ПДС

 

• Предельно допустимый выброс (ПДВ) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть выброшено данным конкретным предприятием в атмосферу, не вызывая при этом превышения в ней ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.
• Предельно допустимый сброс (ПДС)– это максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть сброшено в водоем.

Предельно допустимая нагрузка на природную среду

 

• ПДН – это максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем
• Для оценки устойчивости экосистем к антропогенным воздействиям используются показатели:
• Запасы живого и мертвого органического вещества
• Эффективность образования органического вещества
• Видовое и структурное разнообразие

Загрязнение атмосферы

 

•  Атмосфера (ἀτμός – пар и σφαῖρα – шар ) - газовая оболочка Земли
• Состав атмосферы (об.%):
• Азот - 78,084
• Кислород – 20,964
• Аргон – 0,934
• Углекислый газ – 0,034
• Ne, He, Kr, H2 - ~ 0,001
• Водяной пар 0,2 – 2,6
• Озон – 0,001 – 0,0001 – в стратосфере
• И др.

Строение атмосферы

 

80 % всей массы воздуха,

90 %  водяного пара

 

озоновый слой

Экологические функции атмосферы

 

• Терморегулирующие
• Предохраняет Землю от резких колебаний температуры, способствует перераспределению тепла у поверхности, участвует в формировании климата
• Жизнеобеспечивающие
• Участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере благодаря наличию жизненно важных элементов (О, С, N)
• Защитные
• Защищает живые организмы от губительных УФ, рентгеновских и космических лучей

Загрязнение воздуха

 

• Под загрязнением атмосферного воздуха понимается любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем

 

• По происхождению загрязнение делится на естественное и антропогенное

Источники загрязнения 

 

• Естественные
• Вулканы
• Выветривание горных пород
• Пыльные бури
• Дым от лесных пожаров и др.

 

• Антропогенные
• Теплоэнергетика
• Промышленные предприятия
• Химическое производство
• Транспорт и др.

Классификация выбросов вредных  веществ в атмосферу по агрегатному  состоянию

 

• Газообразные (SO_², NO_^x, CO_², углеводороды)
• Жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей)
• Твердые (сажа, органическая и неорганическая пыль, смолистые вещества, свинец и его соединения и др.)

Экологические последствия  загрязнения атмосферы

 

• Возможное потепление климата (парниковый эффект)
• Нарушение озонового слоя
• Выпадение кислотных дождей
• Ухудшение здоровья

Парниковый эффект

 

• Наблюдаемое в настоящее время потепление связывают с накоплением в атмосфере парниковых газов: СО_², СН_⁴, хлорфторуглеродов (фреонов), озона, оксидов азота и др. Парниковые газы атмосферы (СО_²) пропускают внутрь большую часть солнечного излучения, но препятствуют длинноволновому излучению с поверхности Земли.

В результате таяния полярных льдов, горных ледников уровень Мирового океана может повыситься на 0,5–2,0 м  к концу 21 века, а это приведет к затоплению приморских равнин более  чем в 30 странах, заболачиванию территорий, нарушению климатического равновесия.

Нарушение озонового слоя

 

• Озон защищает все живое от жесткого УФ-излучения, под влиянием которого
• растения теряют способность к фотосинтезу,
• у людей наблюдается увеличение заболевания раком кожи.

 

• Предполагают, что это явление имеет антропогенное происхождение и связано с повышением содержания хлорфторуглеродов (фреонов) в атмосфере.

Пути гибели озона

 

• 1 атом хлора в цепной реакции способен разрушить до 100000 молекул озона.
• Хлорный цикл: 

CFCl_³ + hν → CFCl_² + Cl 
Cl + O_³ → ClO + O_² 
ClO + O → Cl + O_²

• Азотный цикл:

О_³ + NO→ NO_² + О_² 
NO_² + О → NO + О_²

В 1987 г. принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим  озоновый слой: снижение к 1999 г. потребления  ХФУ до половины уровня 1986 г.

Источники соединений  
азота и серы  
(антропогенные и естественные)

 

• SO_² – ТЭС, автотранспорт, пром. – 60 %
• вулканическая деятельность, деятельность микроорганизмов  - 40 %

 

• NOх – автотранспорт, ТЭС, пром. – 37 %
• почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы  - 63 %

Чистая дождевая вода имеет  слабокислую реакцию рН=5,6, т.к. в  ней легко растворяется СО_² с образованием слабой угольной кислоты. Кислые осадки имеют рН=3-5.

Прямое воздействие  кислотных  дождей представляет опасность для  металлоконструкций, зданий, памятников. При попадании на растения кислые осадки повреждают тонкую пленку, покрывающую  листья и стебли растений, вымывают из листьев калий, сахара и др.

• Предназначены для очистки от крупной пыли.
• Принцип работы – оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести

• Работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции или броуновского движения.

• Предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверхности пористых фильтрующих перегородок 
• Ткань, войлок, зернистые материалы