Основные загрязнители окружающей природной среды

Лекция 4. ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Промышленность является ведущей отраслью материального производства, на долю которой приходится большая часть выбросов в ОС. Промышленность объединяет различные отрасли, отличающиеся потребляемым сырьем, применяемыми технологическими процессами, назначением готовой продукции и многообразием воздействия на природу и человека. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА Среди всех отраслей производства размерами воздействия, приобретающими в н.в. глобальный характер, выделяется энергетика. Энергетика дает более 20 % выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников, и почти 50 % объема сброса сточных вод в поверхностные водоемы. Тепловая энергетика (занимающая в РФ 1-ое место по доле вырабатываемой энергии), среди всех отраслей промышленности выделяется максимальным негативным воздействием на воздушный бассейн и значительными масштабами загрязнения водного бассейна. Воздействие ТЭС, работающих на угле, сказывается на загрязнении атмосферы, водных источников, земельных угодий. Загрязнение атмосферы. Особую опасность представляют выбросы окислов углерода, серы, азота. Попавший в атмосферу диоксид углерода - СО2 образуется при полном окислении кислородсодержащего топлива. Попав в атмосферу, он остается в ней в среднем 2-4 года. За это время он повсеместно распространяется по земной поверхности. Влияние СО2 выражается не только в токсичности воздействия на живые организмы, но и в способности поглощать инфракрасные лучи, что в значительной степени определяет процесс потепления климата (парниковый эффект). Присутствие окислов S и N в атмосфере способствует возникновению "кислотных" дождей. Диоксид серы в атмосфере претерпевает ряд химических превращений, важнейшее из них – окисление и образование кислоты. Диоксид серы, сернистая кислота в несколько промежуточных стадий могут превратиться в серную кислоту с помощью ионов металлов, присутствующих в воздухе и облаках. Негативное влияние кислотных осадков можно проследить в нескольких направлениях: 1 1) гибнут водные экосистемы, так рН пресноводных систем обычно составляет 6-7, организмы водоемов адаптированы к этому уровню и при изменении рН всего на единицу испытывают сильный стресс и часто погибают; 2) происходит «усыхание» лесов; 3) кислотные осадки, просачиваясь в почву, оказывают сильное токсичное воздействие на растения и животных. Выбросы основных вредных элементов от сжигания нефтяного топлива (мазута) значительно меньше, чем при сжигании угля. Однако при сжигании мазута выделяются окислы различных металлов – ваннадия, алюминия, магния, марганца, железа. Самым экологически чистым видом топлива является природный газ. При его сжигании существенно сокращаются объемы сернистых соединений, отсутствуют выбросы твердых частиц. Однако газовые ЭС могут внести свой вклад в потепление климата. Метан, входящий в состав природного газа, относится к газам, вызывающим парниковый эффект. Радиус воздействия ТЭС на прилегающую территорию значителен и зависит от особенностей метеоситуации и высоты трубы. При высоте трубы 300 м он может достигать 50 км. Загрязнение вод. ТЭС являются мощными потребителями водных ресурсов. Основной расход воды связан с охлаждением турбогенератора. Сбрасываемые сточные воды имеют повышенную температуру, что приводит к тепловому загрязнению. Тепловое загрязнение водоемов ведет к изменению биоты под воздействием выпуска нагретых вод, более чем в 1,5 раз увеличивается биологическая потребность кислорода (БПК), растет количество основных форм азота, активно проявляются токсичные свойства различных химических веществ, попадающих в водоемы. Повышение температуры водоема способствует росту микроорганизмов, ухудшению эпидемиологической обстановки. Для уменьшения теплового загрязнения водных систем используется отвод теплых вод на большую глубину, искусственная аэрация водоемов, системы оборотного водоснабжения на водохранилищах-охладителях и градирнях. Принятые санитарные нормы допускают повышение температуры водома за счет тепловых сбросов не более, чем на 50 зимой, и на 30 летом. Изъятие земельных ресурсов. При эксплуатации ТЭС большие площади отводятся под склады топлива, для организации золоотвалов. Наличие золоотвалов способствует загрязнению прилегающей территории, эрозии земель. Состав золоотвалов влияет на загрязнение ОС и возможность использования для хозяйственного назначения. 2 Атомная энергетика. В ДФО одна АЭС – Билибинская (Чукотский АО). АЭС имеют преимущества: - потребляют незначительное количество топлива (АЭС мощностью в 1000 МВт требуется 1,5 т обогащенного урана; ТЭС этой же мощности, работающая на угле – 3,5 млн т угля/год); - не выбрасывают углекислого газа, окислов азота, двуокиси серы, поэтому могут решить проблему кислотных осадков и парникового эффекта; - выбросы радиоактивных элементов при работе ядерных установок в штатном режиме не велик. В атмосферу попадают в основном инертные радиоактивные газы. При применении средств газоочистки активность газовых выбросов на Аэс ниже санитарных норм. Однако и в нормальном режиме работы у АЭС имеются существенные недостатки – для охлаждения реактора требуется в 1,5 раза больше воды, чем на ТЭС, поэтому тепловое загрязнение водоемов значительно. Большие площади земель изымаются для строительства прудов-охладителей и санитарно-защитных зон. Повышенная землеемкость и водоемкость особенно ощущаются при размещении Аэс в районах дефицитных по воде и высоким плодородием с/х угодий. Проблемой является хранение твердых и жидких радиоактивных отходов, которые хранятся в специально оборудованных на станциях хранилищах. В случае аварии АЭС становится источником повышенной опасности для окружающей территории и особенно для человека. Авария на Чернобыльской АЭС (1986) и Фукусиме (Япония) по международной шкале – атастрофическая. В н.в. принята программа развития атомной энергетики в РФ: обеспечение безопасности действующих АЭС, их техническое перевооружение и реконструкция. Строительство станций нового поколения предполагает использование новых типов реакторов. В целом доля АЭС в РФ останется 12 %. Гидроэнергетика Хорошо развита в ДФО. ГЭС не загрязняют воздушный и водный бассейны. Основной источник воздействия ГЭС на природу – создаваемые водохранилища с площадью зеркала в тыс. кв. км и объемом в сотни кв. км. Создание водохранилищ приводит к потере ценных с/х и лесных земель, снижению биологического и ландшафтного разнообразия, потере месторождений п/и. 3 Изменяются ландшафты речных долин выше и ниже гидроузлов. Подпоры резко меняют гидрологический режим рек, снижается скорость течения, повышается частота возникновения ветровых волн, усиливается абразия берегов, меняется микроклимат. Мощные ГЭС являются потенциально опасными техическими объектами. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии – к ним относятся солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, энергия приливов и биомассы. Потенциал их в ДФО значителен, особенно солнечной и ветровой энергии. Построены Гидротермальные ЭС на Камчатке – Паужетская и Мутновская; планируется строительство Пенжинской и Тугурской приливных станций. В пос. Тугур установлены ветроэнергетические установки. Недостатки: малая плотность потоков энергии, что требует сбора энергии с обширных территорий и создания громоздких, дорогостоящих установок. Кроме того, солнце и ветер - источники энергии не постоянны во времени, что вызывает нобходимость аккумулировать эту энергию. Альтернативная энергетика пока неконкурентноспособно по сравнению с традиционной: высокие капиталовложения и себестоимость. Воздействие на ОС оказывают не только электростанции, но и высоковольтные линии электропередачи. Известно, что насекомые не могут находиться в зоне влияия ЛЭП 750. Мед. исследования свидетельствуют, что имеется вероятность заболевания раком у детей, проживающих вблизи высоковольтных ЛЭП. ОТРАСЛИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА 1. ДОБЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Масштабы добычи минеральных ресурсов стремительно нарастают, происходит заметное влияние на литосферу, меняется ландшафтный облик целых регионов. При воздействии отраслей добывающей промышленности возникают следующие экологические проблемы: 1) комплексные ЭП - изменяется природный ландшафт, образуются техногенные ландшафты, характеризующиеся почти полным отсутствием почвенного покрова, растительности, микрорганизмов; снижение ландшафтного разнообразия; 2) геолого-геоморфологические ЭП - происходит нарушение земель, образование антропогенных форм рельефа (положительных и отрицательных); 4 3) атмосферные ЭП - происходит загрязнение атмосферы, связанное со взрывными работами при открытой добыче (карьеры); выходом загрязненного воздуха при подземной добыче (шахты); 4) водные ЭП - изменяется водный баланс территории, загрязнение поверхностных и подземных вод; 5) снижается биологическое разнообразие; 6) климатические ЭП – изменяется микроклимат, деградируют ММП; 7) нерациональное использование минеральных ресурсов – образуется большое количество отходов (используется 5-10 %, остальное идет в отходы). В рамках добывающей промышленности прослеживаются различия в воздействии на ОС, что объясняется: 1) способом добычи (открытый или закрытый), 2) технологией отработки; 3) видом добываемого ресурса и вещественным составом местрождений; 4) спецификой природных условий в районах эксплуатации месторождений. При добыче открытым способом постоянно проводятся взрывные работы. В атмосферу поднимается огромное количество пыли. Это приводит к угнетенному состоянию растительности. У населения отмечается повышенная заболеваемость верхних дыхательных путей, особенно страдают дети. Подземный способ добычи широко распространен в угольной промышленности. Отмечается проседание земной поверхности, формируются депрессионные воронки – обезвоживание территории, шахтные воды влияют на загрязнение поверхностных водотоков. Складируемые шахтные отходы образуют территоконы, которые загрязняют атмосферу, происходит самовозгорание. При добыче угля выделяется метан – возможны взрывы. Опасное производство, профессиональное заболевание – силикоз. Для восстановления нарушенных горными разработками земель проводится рекультивация ландшафта. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ восстановление ЛАНДШАФТА – комплекс работ, направленных на хозяйственной, медико-биологической и эстетической ценности нарушенного ландшафта. 2. ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Для отраслей перерабатывающей промышленности характерно значительно большее воздействие на состояние атмосферы и поверхностных вод, чем для добывающей. Из общего объема промышленных выбросов в атмосферу на долю 5 перерабатывающей промышленности приходится около 80 %, а её доля в объеме сбрасываемых сточных вод составляет почти 90 %. Специфической особенностью отраслей перерабатывающей промышленности является производство особо опасных веществ, отсутствующих в природе, а также выбросы многих токсичных соединений, представляющих опасность для природы и человека. Среди огромного перечня тосичных веществ выделяется группа, вызывающая глобальные изменения в атмосфере, представляющая угрозу для здоровья и жизни населения: 1) хлорфторуглероды – газы, широко используемые в холодильной промышленности и для выпуска изделий в аэрозольной упаковке, - именно они обусловливают истощение и разрушение озонового слоя; 2) полихлорбифенилы (ПХБ), имеющие высокую химическую, термическую и биологическую устойчивость, обладающие способностью накапливаться в экосистемах, трофических цепях, в жировых тканях животных; 3) диоксины, поступающие в ОС в местах хлорного производства, особенно при производстве пестицидов, сжигании ТБО, являются мутагенами. Каждая из отраслей имеет свой набор опасных и специфических видов воздействия на ОС. Чёрная металлургия В ДФО только одно предприятие – передельный комбинат «Амурсталь» в Комсомольске-на-Амуре (работает на металлоломе). Цветная металлургия Эта отрасль характеризуется чрезвычайным разнообразием различных производств, методов, процессов, аппаратного оборудования. В ДФО сформирована Дальневосточная металлургическая база (атлас). Гидрометаллургический комбинат в Амурске, аффинажный завод в Магаданской области – производство слитков золота. Завод по производству свинца в Приморском крае в г. Рудная пристань. Основные особенности руд цветных металлов ДФО – содержание относительно небольшой доли основного металла, комплексный состав руд и их трудная обогатимость. 6 Цветная металлургия характеризуется огромной ресурсоемкостью получения конечных продуктов. Например, для производства 1 т меди требуется более 100 т руды, 1 т никеля – около 200 т, 1 т олова – свыше 300 т. Расход сырья на получение 1 т редких и редкоземельных металлов в десятки и сотни тысяч раз превышает вес готовой продукции. Для получения 1 т золота (при его среднем содержании 4-5 г/т) нужно разработать 200-250 тыс. т руды. Предприятия отрасли являются источником поступления в ОС различных канцерогенных веществ, в первую очередь, тяжелых металлов. Вокруг центров цветной металлургии формируются территории сильного загрязнения почвенного покрова, угнетена растительность. Так, в г. Рудная пристань, где расположен свинцовый завод, загрязнение почв свинцом в радиусе 5 км составляет 300 ПДК. Машиностроение В ДФО развитие получило судостроение, авиастроение, с/х машиностроение, производство оборудования для горнодобывающей промышленности. Машиностроение – сложная и разветвленная отрасль промышленности, включающая в себя несколько сотен различных видов производств. Каждое из них имеет свои технологические особенности и специфику воздействия на ОС. В целом выбросы вредных веществ в атмосферу от предприятий отрасли имеют устойчивую тенденцию к снижению. Загрязнение атмосферы В воздушный бассейн выбрасывается пыль различного химического и гранулометрического состава, сернистый ангидрид, окись углерода, окислы азота, сероводород. Кроме того, выбрасывается масляный и сварочный аэрозоли, растворители ароматического ряда (бензол, толуол, ацетон, ксилол), углеводороды эфирного ряда (бензин и др.). Загрязнение поверхностных вод Машиностроение вносит существенный вклад в загрязнение водных ресурсов. Образование промышленных отходов Существует проблема использования промышленных отходов. В настоящий момент совершенствуются пути складирования особо токсичных отходов, машиностроения относятся обезвреживания свалок. К числу специфических видов загрязнения специфические – промышленные шумы и вибрация. Интенсивный шум регистрируется 7 практически во всех технологических процессах. Шумовое давление является фактором, влияющим на состояние здоровья человека, особенно его нервной системы. НТР привела к появлению новых машиностроительных производств – микроэлектроника, радиоэлементы и др. Они предъяляют повышенные требования к чистоте производственных помещений, поэтому размещаются в многоотраслевых промышленных центрах. Высокотехнологические отрасли машиностроения не являются экологически чистыми. В выбросах этих производств имеются незначительные по объему, но разнообразные высокотоксичные вещества. Отходы производства полупроводников содержат тяжелые металлы, соединения кремния, германия, мышьяка и др. Нефтеперерабатывающая промышленность Хабаровский и Комсомольский НПЗ вырабатывают горючие и смазочные материалы др. Уровень воздействия предприятий отрасли на ОС характеризуется большими объемами и высокой токсичностью выбросов вредных веществ в атмосферу, сбросов сточных вод в водные объекты и образующихся отходов. Атмосферные ЭП. Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми в атмосферу НПЗ, являются углеводороды, диоксид серы, оксид углерода, окислы азота. Специфические поллютанты: пятиокись ванадия, фтористые соединения, метилмеркаптан. Водные ЭП. Со сточными водами предприятий в поверхностные воды поступает значительное количество нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов. Нерациональное использование природных ресурсов. Большой проблемой НПЗ являются токсичные отходы, состоящие из химически активных газов, образующихся при эксплуатации очистных сооружений, из резервуаров осадков, сернисто-щелочных стоков. Почвенные ЭП. В городах, где расположены НПЗ, отмечается высокий уровень загрязнения почв нефтепродуктами, влияние прослеживается на расстоянии до 1 км. Влияние на здоровье населения. Отсутствие буферных зон, близость жилых кварталов к НПЗ являются причиной повышенной заболеваемости населения прилегающих районов (преобладают заболевания органов дыхания, аллергические). 8 Химическая промышленность В процессе переработки сырья образуется большое количество побочных продуктов, которые часто накапливаются в виде отходов. Многие отходы требуют полного уничтожения в силу их высокой токсичности (соли тяжелых металлов, цианиды и др.). В ДФО – Приморский край – сосредоточено 90 % разведанных в РФ промышленных запасов бора. Фактически единственным производителем боросодержащих соединений в стране является производственное объединение "Бор" в Приморском крае, на котором получают не концентраты, а готовые продукты. Здесь осуществляется полный техологический цикл, включая добычу открытым способом, обогащение и химическую переработку сырья с выпуском большого ассортимента продуктов бора – борной кислоты, перборатов и др. соединений. Продукция идет на экспорт. Предприятия химической отрасли создают высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод и почв. Несмотря на то, что химическая промышленность относится к категории особо загрязняющих ОС, именно она вносит существенный вклад в решение природоохранных проблем. В отрасли производятся различные реагенты, без которых невозможна очистка газов, сточных вод, подготовка питьевой и технической своды. Целюллозно-бумажная промышленность Производство целлюлозы в г. Амурске будет обеспечено ресурсами в полном объеме. Показатели водообеспеченности и состояние водных объектов также не накладывают ограничений для намечаемой деятельности, т. е. водные объекты смогут принять сбросы сточных вод (при отсутствии сероводорода и сульфидных соединений) без ущерба для себя. Атмосфера обладает достаточным потенциалом принятия и для рассеивания примесей. Наличие сложившейся социальной инфраструктуры, трудоспособного населения в г. Амурск с достаточно высоким интеллектуальным уровнем обеспечит эксплуатацию сложного технологического оборудования. Производство целлюлозы сопряжено с активным негативным воздействием на природную среду, т.е. является источником техногенной опасности. В настоящее время отсутствуют сведения о принятых на Амурском ЦБК технологических процессах в производстве беленой сульфатной целлюлозе и ассортименте выпускаемой продукции. Количественный и качественный состав выбросов, сбросов, образования отходов напрямую зависит от принятых технологических процессов и комплектующего оборудования. 9 Анализ функционирования предприятий-аналогов позволил выделить экологические проблемы, требующие приоритетного решения [33]: - загрязнение атмосферного воздуха (сероводород, метилмеркаптан, димелсульфил, диметилдисульфид, диоксид серы, пыль); - загрязнение поверхностных вод – при проектировании нового предприятия должны быть предусмотрены биологическая очистка сточных вод и мероприятия по замыканию водооборота, сокращению сбросов и удалению сульфидов из поступающих в р. Амур сточных вод с целью уменьшения воздействия на уникальную экосистему реки; - образование отходов производства. Наиболее крупнотоннажными отходами являются кора, опилки, отходы сортирования щепы. Крупнотоннажным отходом будет являться избыточный активный ил и осадки от очистки сточных вод, проблема утилизации которых должна быть решена на стадии проектирования предприятия. Существенной стороной воздействия Амурского ЦКК на окружающую среду было накопление в окрестностях г. Амурска большого количества избыточного активного ила с сооружений биологической очистки сточных вод. Специфическими отходами являются: шлам зеленого щелока, отходы от гасителей-классификаторов. Планируемое производство целлюлозы будет оказывать негативное воздействие на все географические среды, наибольшее – на атмосферный воздух и гидросферу. В период функционирования Амурского ЦКК на полную мощность, на территории г. Амурска отмечалась катастрофическая экологическая ситуация. Поэтому при строительстве нового предприятия такого же профиля необходимо учесть экологические просчеты, иначе в заложниках окажется население. Лесопильное производство Основное воздействие проектируемое лесопильное производство будет оказывать на атмосферный воздух. Воздействие на почвы и гидросферу незначительно. При соблюдении экологических требований влияние предприятия на природную среду является допустимым. Кроме того, присутствуют акустическое и тепловое влияние на окружающую среду не превышающее допустимое. Все планируемые предприятия будут обеспечены сырьем при условии повышения доли древесного сырья, направляемого на переработку. Деревообрабатывающая промышленность Производство лущеного шпона Основное влияние проектируемого высокотехнологичного предприятия 10 производств по выпуску лущеного шпона и фанеры будет оказано на атмосферный воздух. Воздействие на почвы и гидросферу незначительно. При соблюдении экологических требований воздействие предприятия на природную среду является допустимым. Производство фанеры Производство фанеры включает изготовление сухого лущеного шпона, а также дополнительные операции по нанесению клеем на листы шпона, сборке пакетов, горячего прессования, обрезки и шлифования, что обусловливает выделение формальдегида и древесной пыли. Воздействие на почвы и гидросферу незначительно. При соблюдении экологических требований воздействие предприятия на природную среду является допустимым. Производство плитных материалов (ДСП, OSB, MDF) Развертывание производства плит – основного конструкционного материала для мебельного и строительного производств – позволит наладить выпуск высокотехнологичной конкурентной продукции как для удовлетворения потребностей внутреннего региона, так экспортных поставок. Основное воздействие будет оказано на атмосферный воздух. Размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ) для проектируемого плитного производства должен составлять 300 м. При использовании современных технологических процессов и оборудования, приземные концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ не будут превышать ПДК. Воздействие на поверхностные и грунтовые воды, почвы может быть связано в основном с их возможным загрязнением углеводородами нефти от работающих погрузчиков, а также авто- и ж/д транспорта, поставляющего сырьё или вывозящего готовую продукцию. Кроме того, присутствуют акустическое и тепловое влияние на окружающую среду, не превышающее допустимое. Промышленность строительных материалов В последние годы потребности в местных строительных материалах для промышленного и гражданского строительства резко увеличиваются. Это обусловит возрастание мощностей по производству различных видов строительных материалов. Загрязнение атмосферы. Основные загрязняющие вещества – это пыль, оксиды углерода и азота, диоксиды серы, формальдегид и др. Загрязнение поверхностных вод В основном взвешенные вещества. 11 Цементные заводы – (Теплое озеро в ЕАО, заводы в Приморском крае) вокруг них формируются зоны с повышенным содержанием пыли в воздухе, в т.ч. цементной. Производство цемента относится к числу крупных загрязнителей окружающей среды. Основным источником загрязнений служит обжиг клинкера, сопровождаемый образованием 105–110 кг пылей на 1 т готовой продукции. Помимо пыли, в отходящих газах на 1 т цемента приходится 2–3 кг серы и 1,2 кг отходов азота [16]. Пищевая промышленность Загрязнение атмосферы Воздействие на атмосферный воздух предприятий определяется тем, что помимо общего для промышленности набора вредных веществ, загрязняющих воздух (твердые вещества, олксиды углерода и серы и др. газообразные вещества), для отрасли характерны технологические процессы, сопровождаемые выбросами сильно пахнущих веществ (варка, копчение, жарка, переработка рыбы и пр.) ВЫВОДЫ Промышленное производство оказывает негативное экологическое воздействие на окружающую среду. Ведущими экологическими проблемами, определяющими экологическую ситуацию в районе действующих промышленных предприятий, являются загрязнение атмосферного воздуха промышленными выбросами и загрязнение поверхностных вод промышленными сбросами. Загрязнение атмосферного воздуха и поверхностных вод способствует переносу поллютантов на большие расстояния и формированию большого ареола загрязнения. В постсоветский период наблюдается экологическая деградация промышленной структуры страны. Темпы падения производства существенно различаются по отраслям. В результате в промышленной структуре заметно увеличилась доля природоёмких экологически "агрессивных" отраслей (электроэнергетики, металлургии, топливной и химической промышленности) и уменьшилась доля экологически более приемлемых производств (легкой промышленности и машиностроения). Заметна стала и другая закономерность: с ростом доли "агрессивных" отраслей увеличивается величина выбросов в атмосферу (ПП…, 2014. С. 182). 12