Технологические процессы в промышленном производстве – источники загрязнения среды обитания

7 Технологические процессы в промышленном производстве – источники загрязнения среды обитания 7.1 Воздействие топливно-энергетического комплекса на качество окружающей среды Объекты энергетики, как и многие предприятия других отраслей промышленности, представляют собой источники неизбежного, потенциального, до настоящего времени практически количественно не учитываемого риска для населения и окружающей среды. Энергетические объекты (топливно-энергетический комплекс вообще и объекты энергетики в частности) по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на атмосферу. В теплоэнергетике источником массированных атмосферных выбросов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, работа которых связана со сжиганием топлива. Влияние технологических процессов предприятий теплоэнергетики на атмосферу происходит при следующих процессах: 1. Добыча топлива: а) жидкое (нефть) и в виде газа – углеводородное загрязнение при испарении и утечках; б) твердое (угли, сланцы и торф) – пыль при взрывных и других работах, продукты горения терриконов. 2. Транспортировка топлива – загрязнение при испарении жидкого топлива, потере газа, нефти, пылью от твердого топлива. 3. Работа электростанций на твердом топливе – основной поставщик углекислого газа, сернистого ангидрида, окислов азота, аэрозолей, сажи, загрязнение радиоактивными веществами и тяжелыми металлами. 4. Работа электростанций на жидком топливе и газе приводит к таким же загрязнениям, что и работа электростанций на твердом топливе, но в значительно меньших масштабах. Воздействие тепловых энергоустановок на воздушную среду во многом зависит от вида сжигаемого топлива: - твердое топливо. При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с частицами недогоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных составляющих и более вредные примеси, например, мышьяк, свободный диоксид кремния и оксид кальция; - жидкое топливо. При сжигании жидкого топлива (мазутов) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидриды, оксиды азоты, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций жидкое топливо более «гигиеничное». При этом полностью отпадает проблема золоотвалов, которые являются источником постоянных загрязнений атмосферы в районе станции из-за уноса золы с ветрами. В продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола; - природный газ. При сжигании природного газа существенным загрязнителем атмосферы являются оксиды азота. Однако выброс оксидов азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20 % ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствами самого топлива, а особенностями процессов сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа. Следовательно, природный газ является наиболее экологически чистым видом энергетического топлива по выделению оксидов азота в процессе горения. Основными источниками загрязнения окружающей среды в данной отрасли являются: 1.Энергетическая промышленность. К основным воздействиям энергетики на окружающую среду относятся потребление воды, кислорода воздуха, изменение ландшафта, а также многообразные выбросы, сбросы и отходы, поступающие в окружающую среду. Годовой объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу тепловыми электростанциями составляет 4,4-4,6 млн. тонн (оксидов азота и углерода) или около 85–89 % общих выбросов по энергетической промышленности. 2.Нефтеперерабатывающая промышленность. Нефтеперерабатывающая промышленность оказывает заметное влияние на общее загрязнение природной среды. По загрязнению воздушного бассейна она занимает четвертое место после электроэнергетики, машиностроения и химической промышленности. Основными вредными веществами, выбрасываемые в атмосферу на НПЗ, являются углеводороды, сернистый газ, сероводород, окись углерода, аммиак, фенол, окислы азота, и т.д. Основную массу выбросов составляют летучие органические соединения (57 %), диоксид серы (22 %). При низком показателе улавливания вредных веществ (51,6 %) в отрасли сохраняется высокая степень очистки выбросов от углеводородов (78,5 %) и твердых веществ (93 %). К числу наиболее крупных источников загрязнения атмосферы относятся: -резервуары, в которых хранятся нефть, нефтепродукты, различные токсичные легкокипящие жидкости; -очистные сооружения; некоторые технологические установки (каталитический крекинг, производство битумов и др.); -факельные системы. Размещение предприятий отрасли, которая является одним из крупнейших водопотребителей, вблизи водоемов или на территории крупных городов создает опасность для водных объектов и оказывает отрицательное воздействие на экологическую обстановку городов. Доля отрасли в общепромышленном сбросе загрязненных сточных вод составляет около 4 %. В поверхностные водные объекты сбрасываются десятки тонн высокотоксичных хлорорганических веществ и сотни тонн тяжелых металлов, среди которых свинец, никель, хром, молибден, ртуть и др. Многие из них относятся к супертоксикантам, наличие которых в окружающей среде строго ограничено. Основная доля загрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами в поверхностные водные объекты, приходится на хлориды (более 60 %) и сульфаты (более 18 %). Среди других проблем можно выделить образование большого количества отходов производства (кислые гудроны, стоки синтетических жирных кислот, сернисто-щелочные стоки и отработанные земли); Ряд предприятий нефтепереработки содержат на своем балансе сооружения, используемые для очистки сточных вод, вследствие чего на предприятиях скапливается в больших объемах биологически активный ил, процесс утилизации которого является природоохранной проблемой отрасли. 3.Газовая промышленность. При добыче, переработке, хранении и транспортировке природного газа ущерб окружающей природной среде наносится выбросами вредных веществ в атмосферу. Ряд населенных пунктов, расположенных в местах добычи и переработки газа, включен в перечень городов с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Улавливание вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу предприятиями отрасли, составляет 27,1 % (в том числе твердых веществ – 8,7 %, диоксида серы – 73,2 % и оксида углерода – 19 %), практически не улавливаются оксиды азота и углеводороды. Последствия воздействия газовой промышленности на литосферу многообразны: изменение ландшафта, вырубка лесов и разрушение пластов недр. 4.Угольная промышленность. Объем добычи угля за последние 5 лет сократился с 353 до 263 млн. тонн, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных установок за этот же период наоборот возросли с 236 до 625,5 тыс. тонн: для жидких и газообразных – с 275,7 до 540,1 тыс. т/год, в том числе оксидов углерода – с 63 до 64,4 тыс. т/год, оксидов азота – с 14,9 до 16,3 тыс. т/год и углеводородов – с 36,5 до 403,4 тыс. т/год, а сбросы загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты – с 552 до 740,2 млн. м3. К основным факторам на предприятиях угольной промышленности, влияющим на состояние окружающей природной среды, относятся: - изъятие земель, их загрязнение отходами добычи и обогащения угля и горючих сланцев; - истощение водных ресурсов и изменение гидрологического режима подземных и поверхностных вод; - загрязнение подземных и поверхностных водных объектов производственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами от предприятий и населенных пунктов; - загрязнение воздушного бассейна твердыми и газообразными вредными веществами при добыче, переработке и сжигании твердого топлива. Основными источниками выбросов вредных веществ в атмосферу в отрасли является промышленные и бытовые котельные, вентиляционные и аспирационные системы шахт и обогатительных фабрик, породные отвалы. 7.1.1 Загрязнение окружающей среды тепловыми электрическими станциями В настоящее время для получения электрической энергии используют следующие типы электростанций: • «тепловые электростанции (ТЭС), которые подразделяются на конденсационные (КЭС), теплофикационные (теплоэлектроцентрали — ТЭЦ) и газотурбинные (ГТУЭС). Крупные КЭС, обслуживающие потребителей значительного района страны, получили название государственных районных электростанций (ГРЭС); • гидроэлектростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС); • атомные электростанции (АЭС); • гелиоэлектростанции, или солнечные, электростанции (СЭС); • геотермальные электростанции (ГТЭС); • дизельные электростанции (ДЭС); • приливные электростанции (ПЭС); • ветроэлектростанции (ВЭС). В России более 90% существующего потенциала электроэнергетики составляют ТЭС (тепловые электрические станции) – электростанции вырабатывающие электроэнергию в результате преобразование тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. ТЭС - основной вид электрических станций. Среди ТЭС преобладают тепловые паротурбинные электростанции (ТПЭС), на которых тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращение ротор паровой турбины, соединенный с ротором электрического генератора. Крупные ТПЭС конденсационного типа, отпускающие потребителям только электрическую энергию и не использующие тепло отработавшего пара называются ГРЭС (Государственные районные электрические станции). На ГРЭС вырабатывается около ⅔ электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС. Тяготея одновременно к источникам топлива и к местам потребления электроэнергии, они обладают самым широким распространением. Особенно выделяются своими размерами ГРЭС: Сургутская № 2 (4,8 млн кВт), Рефтинская (3,8 млн кВт) и Костромская (3,6 млн кВт). Ряд тепловых электростанций действует на углях открытой добычи: канско-ачинском — Березовская ГРЭС-1 (проектная мощность 6,4 млн кВт), южноякутском — Нерюнгринская ГРЭС, забайкальском — Харанорская и Гусиноозерская ГРЭС, а также на попутном газе — Сургутские ГРЭС-1 и 2. Продолжается сооружение новых ГРЭС: Нижневартовской и Уренгойской (Западная Сибирь), Березовской-2 (Восточная Сибирь). Тепловые конденсационные электростанции строят по возможности ближе к местам добычи топлива, удобным для водоснабжения. Их выполняют из ряда блочных агрегатов: котел — турбогенератор — повышающий транформатор. Коэффициент полезного действия КЭС составляет 32-40 %. Они существенно влияют на окружающую среду — загрязняют атмосферу, изменяют тепловой режим источников водоснабжения. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), в отличие от КЭС, привязаны только к потребителям, так как радиус передачи тепла (пара, горячей воды) невелик (максимум — 10—12 км). ТЭЦ представляет собой установку по комбинированному производству электроэнергии и тепла, в связи с чем коэффициент полезного использования топлива повышается до 50 % против 30—35 % на КЭС. Максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС, но на некоторых из них уже превышен рубеж 1 млн. кВт (ТЭЦ-21, 22 и 23 Мосэнерго и Нижнекамская ТЭЦ). Теплофикационные электростанции строят вблизи потребителей тепла, при этом используется обычно привозное топливо. Работают эти электростанции наиболее экономично (коэффициент использования тепла достигает 60...70 %). Охлаждающая вода под действием насоса 7 (рисунок 7.1) циркулирует по замкнутому контуру, в который включен потребитель теплоты. Температура воды на выходе из конденсатора несколько ниже температуры конденсата tn, но достаточно высока для обогрева помещений. Конденсат при температуре tn забирается насосом 8 и после сжатия подается в котел 1. Охлаждающая вода нагревается за счет теплоты конденсирующего пара и под напором, создаваемым насосом 7, поступает в отопительную систему 6. В ней нагретая вода отдает теплоту окружающей среде, обеспечивая необходимую температуру помещений. На выходе из отопительной системы охлажденная вода вновь поступает в конденсатор и в нем опять нагревается поступающим из турбины паром. Дымовые газы ТЭС удаляются в атмосферу через дымовые трубы высотой 150-360 метров. Выбросы классифицируются в зависимости от размеров частиц: пыль - твердые частицы размером от 1 до 150 мкм, туман- твердые или жидкие частицы величиной 0,2-1.0 мкм, дым- частицы 0, 001-0,1 мкм, аэрозоли- в основном скопления газообразных молекул размером от сотых долей до десятков микрометров. При сжигании топлива на ТЭС вся его масса превращается в твердые, жидкие и газообразные отходы. Данные о выбросах главных загрязнителей воздуха – аэрополлютантов при работе ТЭС приведены в таблице 7.1 В зависимости от исходного топлива продукты сгорания содержат окислы азота, окислы углерода, оксиды серы, углеводороды, пары воды и другие вещества, в твердом, жидком и газообразном состоянии. Таблица 7.1 - Содержание загрязняющих веществ в дымовых газах ТЭС мощностью 1000 Мвт на разных видах топлива, г/кВт∙час Выбросы Топливо Уголь Мазут Природный газ Частицы 0,4-1,4 0,2-0,7 0-0,05 СО 0,3-1,0 0,1-0,5 - NOx 3,0-7,5 2,4-3,0 1,9-2,4 SO2 6,0-12,5 4,2-7,5 0-0,02 Совершенствование технологических процессов направлено на снижение образования вредных выделений в источнике их образования, либо их исключение. Поддержание оптимального режима горения способствует значительному сокращению выбросов окиси углерода 3,4-бенз(а)пирена, углеводородов, экономии топлива. Наиболее важными параметрами, обеспечивающими полноту сгорания топлива, являются температура и коэффициент избытка воздуха, характеризующий отношение подаваемого в топку воздуха к стехиометрически необходимому для полного сгорания. При этом чрезмерное увеличение температуры и коэффициента избытка воздуха приводит к увеличению выбросов окислов азота, а недостаток — к увеличению выброса углеводородов, в т.ч. 3,4-бенз(а)пирена и оксидов углерода. Поэтому на практике выбираются оптимальные температуры и коэффициенты избытка воздуха. Для этого проводятся наладочные работы, завершающиеся составлением режимной карты, определяющей требования к конкретным технологическим параметрам процесса сжигания топлива. Выбор технологии сжигания топлива имеет решающее значение для образования в этом процессе оксидов азота. Присутствующая в топливе органическая и колчеданная сера сгорают, образуя токсичный сернистый ангидрид и (в небольших количествах) ещё более токсичный серный ангидрид, которые включаются в состав отходящих газов. Сульфатная сера в горении участия не принимает и может быть отнесена к балласту топлива. Протекание реакций образования оксидов серы зависит от вида топлива, компоновки топки и состояния поверхностей нагрева. По мере увеличения избытка воздуха нарастание образования серного ангидрида идет линейно. Присутствие угарного газа в продуктах сгорания топлива является следствием такой организации процесса, когда не обеспечивается поступление необходимого количества кислорода. При наличии достаточного количества свободного кислорода вся образовавшаяся окись будет доокисляться до углекислого газа. В изучении взаимодействия продуктов сгорания органических топлив на окружающую среду, в частности, на атмосферный воздух, важное значение имеет выявление закономерностей образования канцерогенных веществ, наличие которых определяется индикацией бенз(а)пирена. Последний присутствует в продуктах сгорания в разных агрегатных состояниях и может выпадать в виде капель жидкости или желтых иглообразных кристаллов. Содержание бенз(а)пирена существенно зависит от типа котла, горелок, коэффициента избытка воздуха и нагрузки котла. Особенностью сжигания твердых топлив является существование нескольких последовательных стадий горения: нагревание, подсушивание, возгонка летучих веществ и образование кокса, горение летучих веществ и кокса. Определяющей является последняя стадия – выгорание основной горючей составляющей. В зависимости от вида угля допускается грубый помол (бурые и маловлажные каменные) или пылеприготовление. ТЭС на твердом топливе имеет дополнительно цех пылеприготовления, золо- и шлакоотвалы, что обуславливает загрязнение атмосферного воздуха золой и угольной пылью и изъятие дополнительных площадей под отвалы, сопровождающееся загрязнением почв и воды близкорасположенных поверхностных водных объектов. Электростанция мощностью 1000 МВТ, работающая на угле, ежегодно выбрасывает в атмосферу 36 млрд. м3 отходящих газов, 100 млн. м3 пара, 360 тыс. т золы и 5 млн. м3 сточных вод с содержанием примесей от 0,2 до 2 г/л. Дополнительным источником загрязнения служат системы гидрозолоудаления. ТЭЦ средней мощности занимает 200 — 300 га, а площадь шлако- и золоотвала через 10 лет эксплуатации достигает 800 — 1000 га. Содержание микроэлементов в золе ТЭЦ значительно превышает их среднее содержание в земной коре — например, мышьяка — в 100 раз, бериллия — в 60 раз. Многочисленные золоотвалы являются источником загрязнения поверхностных и подземных вод, например, сильно загрязнены подземные воды в районе Курска, Нижнего Новгорода и др. (источники загрязнения — ТЭЦ). Кроме указанных веществ, в твердых, жидких и газообразных отходах ТЭС содержатся углеводороды, сульфаты, хлориды, фосфаты, фтористые соединения, соли тяжелых металлов. В среднем в топливной теплоэнергетике на одну тонну условного топлива приходится до 150 кг загрязнителей воздуха, воды и почвы. Всего ТЭС мира выбрасывают за год около 700 млн. т загрязнителей различных классов опасности, в том числе около 400 млн. т аэрополлютантов. Радиоактивные загрязнения от сжигания каменного угля обусловлены выбросом в атмосферу содержащихся в нем радионуклидов калия-40 и членов рядов урана-238 и тория-232. При сжигании угля происходит концентрирование радионуклидов в золе, которая проходит через фильтрующие системы, и шлаке. В регионах, где уголь используется в индивидуальных домах для обогрева и приготовления пищи, вынос золы особенно велик из-за отсутствия фильтрующих систем. 7.1.2 Влияние на состояние окружающей среды гидроэнергетики Важной составной частью энергетического потенциала любой страны являются гидроэнергоресурсы, которые относятся к категории возобновляемых. Поэтому их удельный вес в общем объеме всех энергоресурсов исчисляется только условно [11]. Гидроэлектрические станции — это высокоэффективные источники электроэнергии. В большинстве случаев гидроэлектростанции представляют собой объекты комплексного назначения, обеспечивающие нужды электроэнергетики и других отраслей народного хозяйства: мелиорации земель, водного транспорта, водоснабжения, рыбного хозяйства и пр. Россия, обладая суммарным гидропотенциалом в 2500 млрд. кВт∙ч (из них технически возможно использовать до 1670 млрд. кВт∙ч), занимает второе место в мире по этому показателю, уступая только КНР. Крупными гидроэнергоресурсами обладает Дальний Восток (более 1300 млрд. кВт∙ч, или 53 % гидроэнергоресурсов России), потенциал которого пока мало используется; Восточная Сибирь — 653 млрд. кВт∙ч (26 % суммарного гидропотенциала России и больше Казахстана и Средней Азии, вместе взятых), при этом доля только одного Ангаро-Енисейского каскада в технически возможных к освоению гидроэнергоресурсах России составляет 28 %. Волжско-Камский район имеет валовые гидроэнергетические ресурсы в 114 млрд. кВт∙ч (технический и экономический потенциалы оцениваются в 73 и 56 млрд. кВт∙ч соответственно). Гидроэлектрическая станция — это комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия водотока преобразуется в электрическую энергию. Она состоит из гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание сосредоточенного напора, и энергетической оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в электрическую энергию. В зависимости от напора ГЭС подразделяют на: высоконапорные (более 80 м), средненапорные (от 25 до 80 м) и низконапорные (до 25 м). Принято называть совокупность гидротехнических сооружений, энергетическое и механическое оборудование гидроэнергетической установкой (ГЭУ). Различают следующие основные типы гидроэнергетических установок: гидроэлектростанции (ГЭС); насосные станции (НС); гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС); приливные электростанции (ПЭС). Основными сооружениями ГЭС на равнинной реке являются плотина, создающая водохранилище и сосредоточенный перепад уровней, т.е. напор, и здание ГЭС, в котором размещаются гидротурбины, генераторы, электрическое и механическое оборудование. В случае необходимости строятся водосбросные и судоходные сооружения, рыбопропускные сооружения и т. п. Гидроэлектростанции как источник электрической энергии имеют существенные преимущества перед тепловыми и атомными электростанциями. Они лучше приспособлены для автоматизации и требуют меньшего количества эксплуатационного персонала. Показательны следующие средние значения удельной численности персонала станций различного вида на 1 млн. кВт установленной мощности: для ГЭС - 300, для ТЭС - 1400, для АЭС - 1800 чел. Но это только на самой станции, а еще нужно добавить трудозатраты на добычу и транспортирование топлива, в итоге требуемая удельная численность персонала на 1 млн. кВт для ТЭС (АЭС) в среднем составляет 2500 чел. В России построены и эксплуатируются крупные ГЭС: каскад Волжских ГЭС мощностью 2530 МВт и менее, Братская ГЭС-4500 МВт, Красноярская ГЭС — 6000 МВт, Саяно-Шушенская ГЭС — 6400 МВт и др. В настоящее время в мире и России большой интерес вызывает возможность создания малых ГЭС мощностью до 30 МВт. Они могут создаваться в короткие сроки с использованием унифицированных гидроагрегатов и строительных конструкций с высоким уровнем автоматизации систем управления. Экономическая эффективность их использования существенно возрастает при комплексном использовании малых водохранилищ (восстановления объема водохранилища, рыбоводство, водозаборы для систем орошения и водоснабжения и т. п.). Насосная станция предназначена для перекачки воды с низких отметок на высокие и транспортирования воды в удаленные пункты. На ней устанавливаются насосные агрегаты, состоящие из насоса и двигателя. Насосная станция является потребителем электроэнергии. Насосные станции используются для водоснабжения тепловых и атомных станций, коммунально-бытового и промышленного водоснабжения, а также в ирригационных системах, в судоходных каналах, пересекающих водоразделы и т. п. В отличие от ГЭС гидроаккумулирующая станция (ГАЭС) требует два водохранилища (а не одно) емкостью по нескольку десятков миллионов кубических метров. Уровень одного должен быть на несколько десятков метров выше другого. Оба водохранилища сообщаются между собой трубопроводами. На нижнем водохранилище строится здание ГАЭС. В нем так называемые обратимые гидроагрегаты — гидравлические турбины и электрические генераторы размещены на одном валу. Они могут работать и как генераторы тока, и как электрические водяные насосы. Когда потребление энергии уменьшается, например, в ночные часы, гидравлические турбины выполняют роль насосов, перекачивая воду из нижнего водохранилища в верхнее. При этом генераторы работают как электрические двигатели, получающие электрическую энергию от тепловых и атомных электростанций. Когда же потребление электроэнергии возрастает, гидроагрегаты ГАЭС переключаются на обратное вращение. Падающая из верхнего водохранилища в нижнее вода вращает гидравлические турбины, генераторы вырабатывают электрическую энергию. Таким образом, ГАЭС в ночные часы как бы накапливает электроэнергию, вырабатываемую другими электростанциями, а днем отдает ее. В процессе работы ГАЭС потребляет дешевую электроэнергию, а выдает более дорогую энергию в период пика нагрузки (за счет разности тарифов). Заполняя провалы нагрузки в энергосистеме, она позволяет работать агрегатам атомных и тепловых станций в наиболее экономичном и безопасном режиме, резко снижая при этом удельный расход топлива на производство 1 кВт-ч электроэнергии в энергосистеме. В настоящее время в России работает Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт, ведется проектирование других ГАЭС. Обычно ГАЭС строят на реках. Но, как оказалось, подобные электростанции можно строить на берегах морей и океанов. Только там получили иное название - приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию напора, который создается между морем и отсеченным от него заливом (бассейном) во время прилива (и в обратном направлении при отливе). Два раза в сутки в одно и то же время уровень океана то поднимается, то опускается. Это гравитационные силы Луны и Солнца притягивают к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13 м, как, например, в Пенжинской губе на Охотском море. Если залив или устье реки перегородить плотиной, то в момент наибольшего подъема воды в таком искусственном водохранилище можно запереть сотни миллионов кубических метров воды. Когда же в море наступает отлив, между уровнями воды в водохранилище и в море создается перепад, отливах. Чтобы устранить неравномерность выработки электроэнергии, водохранилище станции делится плотиной на 2 - 3 меньших. В одном поддерживают уровень отлива, в другом — уровень прилива, третье служит резервным. На ПЭС устанавливают гидроагрегаты, которые способны работать с высоким КПД как в генераторном (производить электроэнергию), так и в насосном режиме (перекачивать воду из водохранилища с низким уровнем воды в водохранилище с высоким уровнем). В насосном режиме ПЭС работает тогда, когда в энергосистеме появляется избыточная электроэнергия. В этом случае агрегаты подкачивают или откачивают воду из одного водохранилища в другое. В наше время приливная энергия в основном превращается в электрическую энергию на приливных электростанциях и вливается затем в общий поток энергии, вырабатываемой электростанциями всех типов. В отличие от гидроэнергии рек, средняя величина приливной энергии мало меняется от сезона к сезону, что позволяет приливным электростанциям более равномерно обеспечивать энергией промышленные предприятия. 7.1.3 Воздействие на окружающую среду предприятий ядерного топливного цикла На территории европейской части России в настоящее время действуют мощные АЭС: в Центральном районе — Калининская (2 млн. кВт) и Смоленская (3 млн. кВт), в Центрально-Черноземном районе — Нововоронежская (1,8 млн. кВт) и Курская (4 млн. кВт), на Северо-Западе — Ленинградская (4 млн. кВт), на Севере — Кольская (1,8 млн. кВт), в Поволжье — Балаковская (4 млн. кВт), на Урале — Белоярская (600 тыс. кВт). В восточных районах сооружена Билибинская АТЭЦ. АЭС были сооружены преимущественно в наиболее густонаселенных районах европейской части. Некоторые из них появились в уязвимых с экологической точки зрения местах, например в верховьях ряда рек. Это вызывает негативное отношение общественности к развитию атомной энергетики, резко усилившееся после Чернобыльской аварии. Атомные электростанции могут быть сооружены в любом географическом районе, в том числе и труднодоступном, но при наличии источника водоснабжения. Количество (по массе) потребляемого топлива (уранового концентрата) незначительно, что облегчает требования к транспортным связям. Атомные электростанции состоят из ряда агрегатов блочного типа, выдающих энергию в сети повышенного напряжения. Атомные электростанции предъявляют повышенные требования к надежности работы оборудования. Коэффициент полезного действия АЭС составляет 35-38 %. Практически АЭС не загрязняют атмосферу. Выбросы радиоактивных газов и аэрозолей незначительны, что позволяет сооружать АЭС вблизи городов и центров нагрузки. Трудной проблемой является захоронение или восстановление отработавших топливных элементов. Технологическая схема АЭС зависит от типа реактора, вида теплоносителя и замедлителя, а также от ряда других факторов. Схема может быть одноконтурной, двухконтурной и трехконтурной. Ядерные реакторы можно разделить на работающие на тепловых и быстрых нейтронах. На рисунке 7.2 представлены схемы основных типов ядерных реакторов. Перспективными являются АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, которые могут использоваться для получения теплоты и электроэнергии, а также и для воспроизводства ядерного топлива. Реактор типа БН имеет активную зону, где происходит ядерная реакция с выделением потока быстрых нейтронов. Эти нейтроны воздействуют на элементы из 238U, который обычно в ядерных реакциях не применяется, и превращают его в плутоний 239Рu, который может быть впоследствии использован на АЭС в качестве ядерного топлива. Теплота ядерной реакции отводится жидким натрием и используется для выработки электроэнергии. Атомные электростанции так же, как и КЭС, строятся по блочному принципу, как в тепломеханической, так и в электрической части. Ядерное топливо обладает очень высокой теплотворной способностью (1 кг 235U заменяет 2900 т угля), поэтому АЭС особенно эффективны в районах, бедных топливными ресурсами, например в европейской части России. Рисунок 7.2 - Упрощенные схемы реакторов: а-с водой под давлением (ВВЭР, PWR); б - охлаждаемого водяной смесью (кипящего) (ПВР, BWR); в - водо-графитового (ВГР, LWGR); г – на быстрых нейтронах петлевого типа (БН, LMFR). Атомные электростанции выгодно оснащать энергоблоками большой мощности. Тогда по своим технико-экономическим показателям они не уступают КЭС, а в ряде случаев и превосходят их. В настоящее время разработаны реакторы электрической мощностью 440 и 1000 МВт типа ВВЭР, а также 1000 и 1500 МВт типа РБМК. При этом энергоблоки формируются следующим образом: реактор сочетается с двумя турбоагрегатами (реактор ВВЭР-440 и два турбоагрегата по 220 МВт; реактор ВВЭР-1000 и два турбоагрегата по 500 МВт; реактор РБМК-1500 и два турбоагрегата по 750 МВт) или с турбоагрегатом одинаковой мощности (реактор 1000 МВт и турбоагрегат 1000 МВт единичной мощности). В настоящее время в эксплуатации находится ряд энергоблоков типа БН, из них наиболее крупный БН-600. Атомные электростанции не имеют выбросов дымовых газов и не имеют отходов в виде золы и шлаков. Однако удельные тепловыделения в охлаждающую воду у АЭС больше, чем у ТЭС, вследствие большего удельного расхода пара, а следовательно, и больших удельных расходов охлаждающей воды. Поэтому на большинстве новых АЭС предусматривается установка градирен, в которых теплота от охлаждающей воды отводится в атмосферу. Особенностью АЭС является необходимость захоронения радиоактивных отходов. Это делается в специальных могильниках, которые исключают возможность воздействия радиации на людей. Если исключить взрывы атомных устройств и аварийные ситуации, то основным источником радиационного воздействия на биосферу являются предприятия ядерного топливно-энергетического цикла (ЯТЦ) в штатном режиме. Схема ядерного топливного цикла изображена на рисунке 5.3. Ядерный топливный цикл включает ряд предприятий, начиная с добычи урановой руды и далее получение соединений урана, обогащение его, изготовление тепловыделяющих элементов, использование их в атомных реакторах, переработка облученного ядерного топлива. В России доля производимой АЭС электроэнергии составляет около 12 %. Урановую руду добывают или открытым способом, или же шахтным (50 на 50). Далее эту руду транспортируют на обогатительную фабрику, которую строят не очень далеко от карьеров и урановых шахт. И карьеры, и шахты, и фабрики являются источниками радиоактивных веществ. Рудники дают кратковременные загрязнения. Обогатительные фабрики же накапливают огромные количества отходов, содержащих радиоактивные вещества. Специалисты оценивают, что к 2000 году этих радиоактивных отходов во всем мире накопилось до 500 млн. тонн. Эти отходы являются главным источником облучения населения, который связан с атомной энергетикой. Этот источник будет оставаться эффективным в продолжение миллионов лет. Практически с ним сделать ничего нельзя. В лучшем случае от него можно (надо) отгородиться, «связать» его, покрыв асфальтом или полимерным материалом, в частности, поливинилхлоридом. Однако и эти покрытия не вечные. Продукт обогатительной фабрики - урановый концентрат - поступает на специальный завод, где он перерабатывается и очищается. Считается, что в урановый концентрат переходит 14 % суммарной активности исходной руды, в которой содержится 90 % урана. При производстве ядерного топлива образуются отходы, как в газообразном, так и в жидком состоянии. На этой стадии радиация от данных отходов - радиоактивных веществ - меньше, чем на предыдущих стадиях - в рудниках и на фабрике. Полученное на заводе ядерное топливо поступает по назначению - на атомные электростанции. Здесь величина радиоактивных выбросов зависит от того, какой реактор используется на данной атомной электростанции. Рисунок 7.3 - Схема ядерного топливного цикла На сегодняшний день находятся в эксплуатации в разных странах пять основных типов энергетических реакторов. Водо-графитовые канальные реакторы эксплуатировались только в России и странах СНГ. Наиболее распространенны сейчас водо-водяные реакторы, с водой под давлением и водо-водяные кипящие реакторы, которые разработаны в США. В Великобритании и Франции разработаны и эксплуатируются реакторы с газовым охлаждением. В Канаде широко распространены реакторы с тяжелой водой. Ядерными реакторами следующего поколения являются реакторы на быстрых нейтронах. Четыре таких реактора сейчас функционируют в Европе, планируется постройка АЭС на быстрых нейтронах и в России. Последнюю стадию представляет захоронение радиоактивных отходов. Все этапы этого производства способствуют загрязнению окружающей среды естественными и искусственными радиоактивными веществами. При работе АЭС попадание радиоактивных веществ в биосферу связано с возможной разгерметизацией отдельных реакторов. Количество и качественный состав радионуклидов, поступающих в окружающую среду, зависит от типа реактора и систем очистки воздуха и сточных вод. В окружающую среду удаляются газообразные отходы после очистки, а также частично аэрозольные и жидкие. Твердые отходы хранятся на площадке с последующим захоронением. Некоторые радионуклиды быстро распадаются, другие живут долго. Величина радиоактивных выбросов у разных реакторов колеблется в широких пределах. В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению количества выбросов ядерных реакторов [3]. Известны следующие виды воздействия ЯТЦ на окружающую среду: 1. Расход природных ресурсов (земельные угодья, вода, сырье для основных фондов ЯТЦ и т.д.). При добыче и переработке урановой руды отчуждаются значительные земельные площади для размещения пустой породы. На каждый ГВт энергии, получаемой на атомной станции, образуется несколько миллионов тонн пустой породы. Большая часть земельных угодий, расходуемых при переработке руды, приходится на пруды - хвостохранилища, куда поступает около 10 т на 1 ГВт (эл.) в год хвостовых растворов. Расход воды предприятий ЯТЦ обусловлен необходимостью охлаждения технологического оборудования и применения в технологиях. Максимальное водопотребление на единицу электроэнергии приходится на охлаждение оборудования и предприятия по обогащению изотопов урана. Затраты материалов составляют в ЯТЦ примерно 16000 т на 1 ГВт (эл.). 2. Тепловое загрязнение окружающей среды. Тепловые сбросы имеют место на всех стадиях ЯТЦ, достигая максимальных значений на АЭС, где мощность тепловых сбросов достигает 2 ГВт на каждый ГВт электрической мощности при 33 % КПД. Тепловые сбросы АЭС вносят вклад в антропогенное поступление тепла в биосферу и в приближение к предельно допустимому уровню антропогенных сбросов тепловой энергии, равному в среднем 2 Вт/м 2. Этот предел рассчитан из принципа недопущения изменения среднегодовой температуры на 1°С. 3. Выброс загрязняющих веществ химической природы в окружающую среду. Он имеет место на всех стадиях цикла, достигая максимальных размеров на предприятиях по переработке руды со сбросами хвостовых растворов и при сжигании органического топлива на предприятиях цикла и ТЭЦ, обеспечивающих его энергией. 4. Радиоактивное загрязнение окружающей среды. Важнейшей особенностью ЯТЦ является то, что в процессах производства энергии на АЭС и переработки отработанного топлива образуется большое количество опасных искусственных радионуклидов. Основная часть радиоактивных отходов ЯТЦ имеет высокую удельную активность. Некоторые из радионуклидов имеют значительные (от сотен до миллионов и более лет) периоды полураспада. Это предопределяет необходимость надежной изоляции высокоактивных отходов ЯТЦ от биосферы. Наиболее значимый вклад в загрязнение биосферы дают долгоживущие радионуклиды 14С, 85Kr, 3T, 131J. Это обусловлено высокой миграционной способностью, приводящей к их рассеиванию на большие расстояния за время, меньшее периодов полураспада. Из всего количества четырех радионуклидов, поступающих в биосферу с отходами ЯТЦ, до 70 – 80 % 14С приходится на стадию переработки облученного топлива на радиохимическом заводе, остальная часть — на АЭС. 99 % 85Кг, 3Т, 129I выбрасывается при переработке топлива и около 1 % — с АЭС. К основным проблемам радиационной безопасности для окружающей среды при работе ЯТЦ в штатном режиме можно отнести следующие: 1.Возможное увеличение отрицательных последствий за счет стохастических эффектов, особенно в зонах влияния действующих АЭС. 2. Влияние инертных газов на биоту. Известно, что радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе. Другие изотопы, еще недавно считавшиеся безвредными, накапливаются в клеточных структурах — хлоропластах, митохондриях, клеточных мембранах. Их влияние на метоболизм еще предстоит выяснить. 3. Нерегулируемый выброс радионуклида криптона-85 в атмосферу от АЭС и предприятий по переработке отработанных ТВЭЛ. Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы и формировании парникового эффекта. Сейчас его содержание в миллионы раз превышает содержание в доядерную эпоху и прибывает на 5 % ежегодно. 4. Накопление в пищевых цепях трития. Он связывается протоплазмой клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепях. При распаде он превращается в гелий и испускает сильное  - излучение, вызывая генетические нарушения. Содержание трития в хвое деревьев в районе дислокации АЭС (США) в десятки раз выше, чем в удалении от них. 5. Накопление углерода-14 в биосфере. Предполагается, что оно ведет к резкому замедлению роста деревьев. Такое замедление роста фиксируется на Земле повсеместно и может быть связано с 25 % увеличением содержания С-14 в атмосфере по сравнению с доядерной эпохой. 6. Образование трансурановых элементов. Особенно опасным является 239 Pu. В последние годы, особенно после аварии на Чернобыльской атомной станции 26.04.86, большое внимание уделяется последствиям радиационного воздействия от нештатных ситуаций на объектах атомной промышленности. Например, в РФ имеется около 1 млн. км2 радиационно-загрязненных территорий, на которых проживает около 10 млн. чел. В результате Чернобыльской аварии в атмосферу за счет двух «залповых» выбросов и последующего 10-суточного истечения газо-аэрозольной струи поступило 1,85 ЭБк продуктов ядерного деления и наведенной активности, были загрязнены все компоненты окружающей среды. Спустя 12 лет после аварии основным определяющим степень опасности для человека радионуклидом является цезий-137, которым загрязнено 57650 км2 с плотностью более 1 Ки/км2. Исследованиями было установлено, что доза внутреннего облучения населения формируется, главным образом, за счет цезия-137, в меньшей мере — стронцием-90. Радиоактивные отходы можно изолировать в специальных толстостенных могильниках. Хранилища отработанного ядерного топлива должны располагаться в таких местах, где заведомо исключаются землетрясения, смещения или разломы грунтовых пластов и тому подобное. Кроме того, поскольку радиоактивный распад сопровождается разогревом распадающегося вещества, спрятанного в могильнике, его нужно еще и охлаждать. При неправильном режиме хранения может произойти перегрев и даже взрыв горячих радиоактивных отходов. Особо опасные РАО, содержащие долгоживущие изотопы, помещаются в толстостенные высокопрочные канистры и располагаются вертикально внутри бетонных бочек, имеющих индивидуальную защиту. Эти бочки размещаются на открытом воздухе и охлаждаются за счет создаваемой естественной конвекции. Хранение в этих бетонных бочках может продолжаться 50 - 100 лет, в течение которых уровень радиоактивности постепенно спадает, спадает и мощность энерговыделения. Хранение на поверхности Земли в течение длительных периодов времени является предпочтительным, так как охлаждение естественной конвекцией и постоянные проверки контейнеров легко организовать. В конце концов мощность энерговыделения понизится до уровня, позволяющего хранение без специально обеспеченного охлаждения. На этой стадии могут быть рассмотрены варианты долговременного захоронения РАО. Концепция окончательного захоронения использованного или непереработанного топлива включает захоронение на дне океана, внутри подземных соляных образований или внутри геологических формаций, состоящих из твердых скальных пород. 7.1.4 Комплексная переработка природных газов сложного состава В настоящее время в европейской части России относительно крупная добыча природного газа приходится на Урал (5 % суммарной добычи в стране). Доля других районов невелика: Поволжье — 1 %, Север — 0,5 % и Северный Кавказ — 0,5 %. Специфика газовой промышленности состоит в том, что природный газ, в отличие от твердого и жидкого топлива, должен сразу направляться непосредственно к потребителям. Поэтому добыча, транспортировка и потребление газа представляют собой тесно связанные друг с другом звенья единого процесса. Основные разрабатываемые месторождения – Уренгойское, Медвежье, Ямбургское, Комсомольское, Юбилейное – месторождения Западной Сибири (попутно нефть), Вуктыльское месторождение в республике Коми, Оренбургское и Астраханское месторождения в Прикаспийской впадине. Валовые выбросы составляют около 862,8 тыс. т., в том числе: СО - 28,1 %, углеводороды - 25,1 %, оксиды азота - 7,1 %, двуокись серы - 5,3 %. Объем забора свежей воды относительно незначителен и составляет 68 млн. м3/год, объем сброса сточных вод – 5 млн. м3/год. Культивируется 7 тыс. га/год нарушенных земель. Только по Уренгою площадь нарушенных земель составляет 5672 га, лишь 34 % из них рекультивируются. На действующих магистральных трубопроводах имеются случаи аварий с большими потерями газа. Наибольшая аварийность обусловлена браком строительно-монтажных работ и наружной коррозией металла труб. Типичные свойства веществ, выбрасываемых в атмосферу на предприятиях газовой промышленности, приведены в таблице 7.2. Таблица 7.2 - Типичные свойства веществ, выбрасываемых в атмосферу на объектах газовой промышленности Вещество Плотность по воздуху Класс опасности ПДК, мг/м3 Смертель-ная концентра-ция В рабочей зоне В атмосфе-ре населен-ных пунктов 1 2 3 4 5 6 Н2S + углеводороды 1,19 II 3 0,008 - SО2 2,14 III 10 0,05 2600 SО3 1,53 II 1 - 1000 Диоксид азот 1,53 II 5 0,085 1200 Углеводороды 0,97 IV 300 200 68000 Продолжение таблицы 5.2 1 2 3 4 5 6 Меркаптаны 2,03 II 1 - 2000 СО 0,97 IV 20 3 12500 СО2 1,47 IV 78500 9800 410000 NН3 0,6 IV 20 0,2 2000 Метанол 1,1 III 5 1 6000 Природный газ большинства месторождений представляет углеводородное сырье, основным компонентом которого является метан, и в значительной степени используется как высококалорийное экологически чистое топливо практически во всех отраслях народного хозяйства. Вместе с тем газ ряда месторождений России (Оренбургской, Самарской, Астраханской и других областей) характеризуется высоким содержанием неуглеводородных компонентов: до 3,6 % H2S, 0,2-2,6 % СО2, 6-36 % суммы азота и редких газов. 7.1.5 Влияние предприятий нефтяной отрасли на качество окружающей среды Основными видами воздействия нефтедобывающей отрасли на окружающую среду являются: - отчуждение территории под строительство; - осушение или подтопление территории; - извлечением с нефтью высокоминерализованных попутных вод; - прокладка дорог и линий коммуникаций; - загрязнением почвы нефтепродуктами и разрушение пластов недр; - загрязнение компонентов ОС взвешенными, химическими, радиоактивными веществами, аэрозолями и т.п.; - вырубка леса и изменение характера землепользования на территории строительства и прилегающих землях; - изменение гидрологического режима водных объектов, расположенных в зоне влияния проектируемого объекта; - потреблением воды для буровых установок и компрессорных станций и сбросом загрязняющих веществ в поверхностные и подземные воды; - изменение параметров поверхностного стока; - захоронением отходов бурения; - аварийными разливами нефти. - шумовые, вибрационные, световые и электромагнитные воздействия при строительстве и эксплуатации объекта. Влияние предприятий нефтяной отрасли на качество атмосферного воздуха. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются: -передвижные и стационарные двигатели внутреннего сгорания; -парокотельные установки; -горюче-смазочные материалы; -технологическое оборудование; -пластовые флюиды, в том числе углеводородные (в случае нефтегазоводопроявления); -установки сжигания нефти и газа, получаемых в процессе испытании продуктивных пластов. Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями нефтяной отрасли происходит в результате поступления: -продуктов сгорания топлива; -выбросов газообразных, аэрозольных и взвешенных веществ от различных промышленных объектов; -выхлопных газов автомобильного, авиационного, водного и железнодорожного транспорта; - испарений из емкостей для хранения жидких химических веществ и топлива; -газообразных выделений свалок и полигонов захоронения промышленных отходов; -пыли с поверхности карьеров, отвалов, золоотвалов, хвостохранилищ, терриконов, из узлов погрузки, разгрузки и сортировки сыпучих строительных материалов. Влияние предприятий нефтедобывающей промышленности на качество гидросферы. Основными источниками загрязнения гидросферы являются: -вещества и материалы, используемые для приготовления и кондиционирования буровых технологических жидкостей (бурового и тампонажного растворов, буферных жидкостей); -технологические отходы бурения; -хозяйственно-бытовые отходы; -проливы технологических жидкостей, горюче-смазочных материалов. Наиболее опасные загрязнители входят в состав буровых растворов, шламов выбуренных пород и буровых сточных вод. Эти 3 группы загрязнителей образуют отходы бурения (ОБ), которые подлежат сбору и утилизации. Они хранятся в котлованах (амбарах) или емкостях, что не обеспечивает надежной защиты окружающей среды. Вышеперечисленные загрязнители включают: поверхностно-активные вещества (ПАВ), тяжелые металлы, полиароматические углеводороды (ПАУ), фенол, неорганические водорастворимые соединения, полимерные добавки, токсичные продукты трансформации органических реагентов и нефтепродукты, Наибольший ущерб водоемам и водотокам наносят аварийные разливы нефти. Воздействие предприятий нефтедобывающей отрасли на загрязнение почвенного покрова. В результате проведения полевых геофизических работ в первую очередь происходит нарушение почв и растительности как наиболее уязвимых компонентов экосистем. В литосфере наибольшему воздействию подвергается верхняя часть, что вызвано механическими нарушениями, движением транспорта, организацией временных подъездных путей, карьеров для выемки грунтов, складов ГСМ и взрывчатых веществ, временных поселков, вертолетных площадок и др. Уплотнение почвенного слоя приводит к многолетней деградации не только почв, но и растительности. Далее по масштабам воздействия на почвенные ресурсы идут загрязнения территорий вследствие частых порывов трубопроводов. Затем источниками загрязнения почв и грунтов выступают старые хранилища нефтяных шламов, нефти и нефтепродуктов, герметичность которых нарушена. Степень загрязненности почв нефтью определяется глубиной ее проникновения и зависит от физико-химических свойств нефти, ее количества и механического характера грунтов. Сильная загрязненность характеризуется проникновением нефти на глубину более 25 см, средняя - до 10-25 см и слабая - до 10 см. Естественное микробиологическое разложение нефти происходит в почвах очень медленно. Экспериментально доказано, что период восстановления почвенно-растительного покрова после загрязнения нефтью в количестве 12 л/м2 составляет от 10 до 25 лет в зависимости от климатических особенностей региона. При большом количестве сернистых соединений в нефти нельзя исключить опасность сероводородного загрязнения почв с последующей переносом серо-органических соединений в растения. Общая особенность всех нефтезагрязненных почв - изменение численности и ограничение видового разнообразия почвенной мезо- и микрофауны и микрофлоры. В настоящее время в Российской Федерации насчитывается 27 предприятий по переработке нефти общей мощностью 300 млн. т в год и 8 специализированных нефтемаслозаводов. В 2000 г. объем первичной переработки нефти составил 174 млн. т. Исторически нефтепереработка в России приобрела мазутное направление, поскольку считалось, что мазут станет основным топливом для электроэнергетики. В результате доля топочного мазута составила почти 2/5 всех нефтепродуктов. Между тем в США этот уровень в 5 раз ниже. Отечественная промышленность из­влекает из сырой нефти только 3/5 легких фракций. Переработка нефти представлена предприятиями двух основных типов: нефтеперерабатывающими заводами (НПЗ) и нефтехимическими комбинатами, или предприятиями нефтеоргсинтеза (НОС). В свою очередь, НПЗ различаются по мощности, технологическим схемам и другим признакам. Технологически они представлены предприятиями, действующими по «топливной», «масляной» или комплексной (моторное топливо, смазочные масла, продукты органического синтеза) схемам. Самые крупные НПЗ (например, Омский, Ярославский, Рязанский) имеют мощность по переработке более 8 млн. т нефти в год. Добытую нефть перед отправлением на переработку подвергают очистке от механических примесей, воды, газов, растворенных веществ. Дополнительно нефть очищают также на нефтеперерабатывающих заводах. Последующую переработку нефти ведут физическими и химическими методами. Те и другие включают стадию нагревания нефти или нефтепродуктов до относительно высоких температур с разделением на фракции (смеси) или выделением индивидуальных углеводородов. В настоящий момент в нефтяных контейнерах различных нефтеперерабатывающих предприятий только в России уже накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. По существу, эта острейшая проблема может привести к кризису стратегической нефтяной отрасли страны. В связи с отсутствием современной эффективной технологии утилизации нефтешламов уже возникла реальная угроза токсичного загрязнения почв, подземных вод, рек и морей в зонах их складирования. Вполне реальна также потенциальная опасность остановки некоторых нефтеперерабатывающих предприятий из-за фактического переполнения нефтяных контейнеров отходами производства – нефтешламами. Строительство же новых современных полигонов и контейнеров для хранения такого вида отходов дорого и не решает проблему с нефтешламами по существу. Существующие технологии утилизации и переработки нефтешламов можно разделить на биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические и чисто огневые технологии, а также комбинированные технологии. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Общим недостатком всех известных технологий является их низкая производительность и высокие материальные, энергетические и финансовые затраты на их реализацию. Кроме того, они не позволяют осуществить полную и интенсивную переработку и утилизацию нефтешламов, тем более с предельной экологической безопасностью для окружающей среды. 7.2 Экологические проблемы горнодобывающей промышленности Промышленность объединяет отрасли, отличающиеся многообразием воздействия на природу и человека. Прежде всего, выделяются добывающая и перерабатывающая отрасли — не только технологическими процессами, но и масштабами и особенностями техногенного влияния [12]. Основные направления воздействия отраслей добывающей промышленности следующие: а) нарушение земель, образование антропогенных форм рельефа; б) изменение водного баланса территории; в) запыление атмосферы, связанное со взрывными работами при открытой добыче; г) изменение всего ландшафта, образование так называемых техногенных ландшафтов, характеризующихся почти полным отсутствием почвенного покрова, растительности, микроорганизмов. Специфика воздействия зависит от способа добычи (открытый или закрытый), добываемого ресурса, природных особенностей территории, где идет добыча. По характеру воздействия человека богатства недр относят к исчерпаемым и невозобновимым. В общем количестве потребляемых человеком природных ресурсов более 70 % приходится на ресурсы недр (94 % энергоносителей, 90 % конструкционных материалов, 75 % строительных материалов, 60 % удобрений). При этом удвоение добычи в конце XX века происходило по большинству полезных ископаемых за 8 - 15 лет. В настоящее время в мире добывается более 400 видов минерального сырья. Из них нефть, газ, каменный и бурый угли составляют в стоимостном отношении 85 %, цветные и черные металлы - около 12 %, остальные промышленные группы минерального сырья - всего около 3 %. Отработка месторождений ведется горным, подразделяемым на подземный (шахтный) и открытый (карьерный), а также скважинным (геотехнологическим) способами. Открытый способ более экономичен и получил наибольшее распространение: им добывается до 80 % всех твердых полезных ископаемых. Открытым способом разрабатываются месторождения глубиной до 600 м. Подземный способ применяется на глубинах залегания до 2000 м, а иногда (в густонаселенных районах, под ценными ландшафтами) и на малых (более 20 м) глубинах. Подземные месторождения полезных ископаемых могут быть представлены телами разнообразной формы: пластами (угольные шахты), линзами, куполами, гнездами, жилами или комплексом рудных тел. Трудоемкость извлечения полезных ископаемых из этих тел зависит от их физико-механических свойств. В зависимости от вида полезного ископаемого и глубины его залегания применяют различные способы добычи. Полезные ископаемые, залегающие вблизи поверхности, как правило, добывают открытым способом – из котлованов, называемых карьерами. Месторождение откапывают - удаляют прикрывающую его толщу горных пород. Процесс называется вскрытием месторождения. Затем из образовавшегося котлована, или карьера, добывают полезное ископаемое. Крупные карьеры достигают в поперечнике несколько километров, а в глубину – 200 - 300 м. Карьер - это гигантская ступенчатая воронка. Ступени (уступы) достигают ширины в несколько десятков метров. На них прокладывают автомобильные или железные дороги, ставят мощные ленточные конвейеры. Как правило, карьеры строят с помощью экскаваторов, породу и руду вывозят автомобилями-самосвалами и электровозами с составом самоопрокидывающихся вагонов - думпкаров. Экскаваторы зачерпывают грунт ковшами и перегружают его на ленточные конвейеры, в кузова автосамосвалов и в думпкары. С уступа на уступ ведут пологие откосы - съезды. Поднимаясь по ним, горный транспорт доставляет груз на поверхность. Для добычи твёрдых полезных ископаемых с больших глубин применяют подземный способ, в недрах сооружают шахты. Скважинным способом извлекают жидкие полезные ископаемые и природный газ. Понятие «шахта» включает все сооружения на земной поверхности и под землей, при помощи которых осуществляется технологический процесс подготовки, добычи и транспортирования полезных ископаемых. Шахта является самостоятельной производственно-хозяйственной единицей. Горное предприятие, объединяющее под общим административно-хозяйственным и технологическим руководством две и более шахты, образует шахтоуправление. Термин «рудник» обычно применяется для шахт, добывающих сырье, содержащее металлы, и неметаллические полезные ископаемые. Строительство шахты (проходку) обычно начинают с сооружения двух глубоких вертикальных колодцев диаметром 7 - 9 м - шахтных стволов. По одному из них - главному (скиповому) - в стальных вместительных коробах — скипах поднимают «на-гора» полезное ископаемое, спускают под землю машины, материалы. Для подъема людей из шахты в другом отделении этого ствола подвешиваются особые лифты - клети. По этому же стволу из шахты выходит воздух. Второй - вентиляционный ствол, мощные вентиляторы подают по нему свежий воздух, он же служит для доставки рабочих в шахту клетями. Проходку стволов ведут обычно буровзрывным способом - сверху вниз. Бурят в горной породе небольшие узкие скважины - шпуры, закладывают в них взрывчатку и так, постепенно взрывая и убирая слой за слоем, углубляют ствол. По мере углубления ствола стенки его бетонируют или крепят чугунными кольцами - тюбингами, чтобы они не обваливались. Когда стволы достигают уровня залежи полезного ископаемого, в шахту спускают проходческие комбайны. Они вырезают вблизи стволов просторные горные выработки - околоствольный двор, а затем вдоль пласта полезного ископаемого проходят 2 параллельных тоннеля-штрека - откаточный и вентиляционный. Первый - откаточный - главная магистраль транспортировки полезных ископаемых, второй - вентиляционный служит для перемещения людей и циркуляции свежего воздуха. От них в разные стороны отходят другие штреки, которые пронизывают всю залежь, расчерчивают шахтное поле на участки. Потолок и стенки штреков, чтобы они не осыпались, подпирают или крепями из бревен, щитов, досок, или железобетонными и стальными рамами, механизированными (передвижными) крепями. Месторождения могут разделяться на шахтные поля. Небольшие месторождения обычно разрабатывают одним шахтным полем, большие месторождения разделяют на отдельные шахтные поля, разрабатываемые самостоятельно. Размеры шахтного поля по линии простирания (по горизонтали) не превышают для большинства рудных месторождений 1 км, однако иногда могут быть более 3 км (Кузбасс, Дегтярское и Джезказганское месторождения медных руд), а на угольных месторождениях достигают 15-20 км. По линии падения (вглубь) шахтное поле разрабатывают до выклинки (выборки) рудного тела. Обычно размеры шахтного поля тем меньше, чем сложнее условия разработки. В экологическом плане подземные горные работы относятся к числу наиболее опасных. Опасность выражается в загрязнении атмосферы рудников и шахт газовыми выделениями, пылью, в возможности взрывов и пожаров, затопления шахт и рудников. В воздух, поступающий в горные выработки, выделяется ряд вредных и ядовитых газов из окружающих горных пород, либо образующихся при проведении технологических работ и эксплуатации двигателей оборудования. Обычно это диоксид углерода (углекислый газ), монооксид углерода (угарный газ), диоксид серы (сернистый газ), диоксид азота, сероводород, метан, водород и др. Рассмотрим генезис (происхождение) некоторых из них. Основной источник поступления углекислого газа в выработки - выделения из горных пород, окисление части угля, крепежного леса и других органических веществ, разложение пород типа известняков и мергелей кислыми шахтными водами. Углекислый газ выделяется по следующим реакциям: С (орган.) + О2 (возд.) = СО2; СаСО3 (известняк) +Н2SО4(шахт.воды) = СаSО4+ Н2О +СО 2; СН4 (метан) + 2О2 + СО2 + 2Н2О Поскольку углекислый газ тяжелее воздуха, он скапливается у почвы выработки. Угарный газ образуется при взрывных работах, подземных пожарах, взрывах метана и угольной пыли, при работе двигателей внутреннего сгорания. Он горит и взрывается при концентрации в рудничной атмосфере 12,5-75 % объемных. Допустимое содержание его в воздухе подземных выработок 0,0017 % объемных. Сероводород в шахтах выделяется при гниении древесины, разложении сульфидов металлов, при размывании шахтными водами серосодержащих пород: МеS + Н2SО4 = МеSО4 + Н2S Наряду с сероводородом может выделяться и сернистый газ: S (включ) +Н2SО4 (шахт. воды) = Н2S + SО2 + О2 Допустимое содержание сероводорода в рудничном воздухе не превышает 0,0007 %. Метан выделяется из угля и вмещающих пород и является в угольных шахтах наиболее опасным. Метан при его содержании 5-6 % способен гореть, при концентрации от 5-6 до 14-16 % образует с воздухом взрывоопасную смесь. Температура воспламенения метана обычно равна 650-700оС. Взрывы метановоздушной смеси вызываются обычно открытым огнем, электрической искрой или инициируются проведением взрывных работ. Поэтому в метаноопасных шахтах запрещается использование открытого огня, электрических установок без взрывоопасного исполнения, должны использоваться только ВВ, допущенные к применению в таких шахтах. Содержание метана постоянно контролируется и не должно превышать: в его местных скоплениях в очистных, подготовительных и других выработках – 2 %, в струе, подаваемой в очистные выработки, забои тупиковых выработок и камеры - 0,5 %. Водород выделяется из пород и углей высокой степени метаморфизма. Он легко воспламеняется и взрывается при содержании в воздухе 4-74 %. Концентрации водорода менее 0,5 % - безопасны. Подземные пожары разделяют на: экзогенные (от внешних причин), эндогенные (вследствие самовозгорания горючего материала). Источником повышенной опасности, наряду с горючими газами, является пыль, образующаяся при отделении полезных ископаемых и пород от массива и при транспортировке горной массы. Пыль различного минерального состава создает повышенную загрязненность рудничной атмосферы, нередко превышающую предельно допустимую концентрацию. Вредность для здоровья представляет пыль с диаметром частиц менее 10 мкм и особенно менее 2 мкм. Пыль некоторых полезных ископаемых (например, каменного угля или сульфидных руд), находясь во взвешенном состоянии, может образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Взрывчатой считается угольная пыль, содержащая более 10% летучих соединений, имеющая зольность и влажность ниже 40 %, размер частиц менее 0,1 мм, при концентрации 10-3000 г/м3. Опасность взрыва усугубляется наличием в выработках осевшей и несвязанной пыли, которая первоначальным взрывным импульсом может быть поднята в воздух с последующим ее взрывом, а также скоплением метана, понижающего нижний предел взрывной концентрации пыли. Непосредственные причины взрыва пыли: открытое пламя, вспышка, взрыв газа, взрывные работы, неисправность в электрических сетях и установках, разряды статического электричества. Основными способами борьбы с пылью на угольных шахтах являются предварительное увлажнение угольного массива, орошение источников пылеообразования, пылеулавливание и пенное подавление. Постоянную угрозу предприятиям подземной добычи полезных ископаемых создают поступающие из горных пород воды, которые необходимо непрерывно откачивать. Приостановка этих работ обусловливает полное затопление горных выработок и практически выводит предприятие из строя действующих. Откачка воды - важнейший элемент жизнеобеспечения шахт и рудников. Существенную опасность представляет постепенное оседание земли над подземными выработками, что приводит к потере значительных территорий для строительства и сельскохозяйственных работ. Экологические катастрофы при подземных разработках приводят не только к существенным материальным, но и к невосполнимым человеческим потерям. Статистические данные показывают; например, что каждые полмиллиона тонн добытого в России угля (1995 г.) оплачиваются одной шахтерской жизнью. Выполнение основных производственных процессов при карьерном способе добычи создает экологические проблемы. Так, из карьеров откачивается вода, поступающая из вскрываемых пластов. Это приводит к образованию так называемых «депрессионных воронок» и понижению уровня грунтовых вод на прилегающих территориях. Как следствие, на них начинает понижаться урожайность сельскохозяйственных культур. Значительны выбросы пыли, образующейся при отбойке и погрузке пород. В глубоких карьерах наблюдается сильная их загазованность выхлопными газами автотранспорта. Большие проблемы при карьерной добыче связаны с работами по перемещению и складированию пустой породы, количество которой, как отмечалось, может быть существенным. Наиболее рационально ее размещение в выработанном пространстве (в отработанной части карьера), однако во многих случаях она вывозится за его пределы. Для складирования пустой породы (отвалов) используют рельеф местности (склон горы или оврага) либо насыпают ее на горизонтальную площадку, формируя конус (террикон) или штабель. Высота террикона может достигать 60 м. Постоянное складирование пустой породы организуют на территориях, не имеющих рудных проявлений. Объемы складирования железорудных горно-обогатительных комбинатов составляют около 70-75 % от добытой рудной массы; количество отходов на 1 т товарной продукции достигает 4-5 т. Бурение скважин — одна из основных операций при добыче нефти и природного газа. При помощи скважин достигают месторождения. По скважинам природный газ или нефть поступает на поверхность земли. Внешне буровая установка нефтепромыслов и газопромыслов представляет собой ажурную четырехногую вышку из стали высотой иногда с 13 - 14-этажный дом. К ее вершине подвешена металлическая колонна, свинченная из отдельных труб, которую захватывает и вращает особое устройство - ротор. Такое бурение называют роторным. На нижнем конце колонны крепят приспособление, которое совершает основную работу, - бур, или, как принято называть его, буровое долото. При добыче нефти применяют способы разработки месторождений с поддержанием пластового давления и без его поддержания. При разработке без поддержания пластового давления с поверхности земли бурят только скважины, открывающие доступ к полезному ископаемому. Различают фонтанную, скважинную и шахтную системы добычи нефти без поддержания пластового давления. При фонтанном способе добычи начальное пластовое давление превышает атмосферное, и нефть выходит на поверхность в виде фонтанной струи. В фонтанной нефти присутствует газ. Чем его больше, тем легче нефть и благоприятнее условия ее фонтанирования. Для уменьшения потерь нефти и газа при фонтанировании устья скважин перекрывают особой фонтанной арматурой, при помощи которой регулируют дебет (поступление) скважины. Фонтанную нефть направляют в специальную установку (трап) для отделения газов. После отделения газов нефть в трапе подвергают обессоливанию и обезвоживанию путем длительного отстаивания. Содержание воды и солей в нефти после этих операций не должно превышать соответственно 0,5 % и 100 мг/л. Фонтанная эксплуатация скважин - наиболее распространенный в России способ добычи нефти. Он прост и экономичен. Однако в этом варианте добычи нефти большую опасность представляют пожары. Воспламенение может, в частности, произойти от трения о стенки скважин твердых частиц, выносимых нефтегазовой смесью. Тушение пожаров весьма трудоемко, для этого необходимо перекрыть скважины и прекратить выход газа на поверхность. Значительная часть газа, попутно добываемого с фонтанирующей нефтью, сжигается в факелах из-за отсутствия установок и нерентабельности транспортирования относительно малых объемов газа потребителю на значительные расстояния. Такое положение почти повсеместно на богатейших тюменских нефтепромыслах. Освоение их в известную эпоху застоя (70-80-е годы) имело целью взять самую легкую нефть, без особых затрат на обустройство и комплексное развитие месторождений. Скважинный способ добычи нефти реализуется по мере того как пластовое давление выравнивается с атмосферным. Добыча газа имеет много общего с нефтепромыслом. Как уже отмечалось, он может извлекаться попутно с нефтью. Ее газонасыщенность достигает 170 м3/т. В нефтегазовых месторождениях вода занимает нижнее положение, нефть располагается над водой, а газ в виде газовой шапки находится в самых высоких местах (куполах). В пластах чисто газовых месторождений содержатся только газ и вода. Давление газов в них доходит до 20 МПа. При эксплуатации месторождений газ из скважин поступает в сепараторы, где происходит его очистка от механических примесей и воды. Из сепаратора, он попадает в сборный коллектор промысла, а из него газ поступает на компрессорную станцию магистрального газопровода. Необходимость поддержания пластового давления в залежах природного газа возникает при сравнительно высоком содержании в добываемом газе конденсата (в газоконденсатных месторождениях). В нашей стране разработка всех газовых и газоконденсатных месторождений ведется на истощение. При осуществлении горных работ происходят изменения всей природно-геологической обстановки бассейнов и горнорудных районов (таблица 7.3). Таблица 7.3 - Антропогенные изменения при добыче полезных ископаемых Изменение Пример проявления 1 2 а) Меняется ландшафт местности вследствие создания отвалов пустой породы, терриконов, хвостохранилищ и т.д. Высота отвалов в пределах Криворож­ского железорудного бассейна состав­ляет 30—50 метров, площадь, занятая отвалами в этом бассейне, превышает 7 км2. Рельеф Донбасса определяют свы­ше 1500 отвалов пород — терриконов, достигающих 100 и более м. Объем от­дельных терриконов 2—4 млн. м3. Осо­бенностью отвалов является разогрева­ние их внутренних частей до темпера­туры 1000 градусов и более, что может произвести к взрыву в случае проник­новения в террикон атмосферных вод б) В результате осушительных работ на месторождениях происходит нару­шение гидрогеологических условий, образуются депрессионные воронки, нарушается водоснабжение целых про­мышленных районов В результате водоотлива, осуществля­емого в районе только трех шахт, об­разовалась депрессионная воронка ди­аметром 12—14 км, глубиной в центре 95 м. Над шахтными полями Верхнекам­ского месторождения калийных солей осадка достигла 2—5 м, затем произо­шел обвал в) Развиваются специфические инже­нерно-геологические явления — осе­дания земной поверхности в резуль­тате извлечения из недр Земли воды, нефти, а также сдвижение горных пород над выработанными пространствами Глубина мульд (корытообразная впади­на на поверхности земли) оседания в Донецком угольном бассейне достига­ет 50 см е) Изменяется интенсивность и даже направленность геохимических процессов окисления, выветривания, растворения и т.д. Особенно широко распространены провалы над выработанным угольным пространством в Кузнецком бассейне. Их глубина достигает 40—60 м. Оседание земной поверхности имеет место в Америке (до 9 м), Японии (до 4 м) г) Меняются естественные физические поля, в первую очередь поле напряже­ний и геотермическое поле (особенно быстро и резко в районах развития многолетне мерзлых пород) С извлечением нефти и газа из недр, т.е. резким падением пластового давле­ния, связаны, по мнению некоторых исследователей, некоторые землетрясе­ния (26 мая 1971 г. в р-не г. Грозный) д) Изменяются геологический разрез и геодинамическое состояние недр в целом Повсеместно в районах добычных работ 7.3 Влияние предприятий машиностроительной отрасли на качество окружающей среды 7.3.1 Влияние предприятий машиностроительной отрасли на качество атмосферного воздуха Современное машиностроительное предприятие, специализирующееся на выпуске станков, разнообразного оборудования и машин для различных отраслей промышленности, как правило, включает несколько цехов и производств, таких, как литейные, заготовительные, кузнечно-прессовые и механические, цеха термической обработки и гальванопокрытий, сварочные и окрасочные цеха, участки пайки и лужения, сборочные и деревообрабатывающие цеха. Иногда в состав предприятия входят также испытательные станции, цеха по производству и обработке неметаллических материалов, котельные и другие вспомогательные подразделения: 1. Наиболее крупными источниками пылегазовыделений в атмосферу являются литейные цеха, а именно вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов, участки выбивки и очистки литья. Так, при плавке 1 т металла в открытых чугунолитейных вагранках выделяется от 900 до 1200 м3 колошникового газа, который загрязняет атмосферу оксидами углерода, диоксидами серы и азота, парами масел и полидисперсной пылью. В закрытых чугунолитейных вагранках производительностью 5-10 т/ч на 1 т выплавленного чугуна приходится 11-13 кг выделяющейся пыли, 190-200 кг оксида углерода, 0,4 кг диоксида серы и 0,7 кг углеводородов. В процессе литья из формовочных смесей выделяются бензол, фенол, формальдегид, метанол и другие токсичные вещества, количество которых зависит от многих факторов, сопровождающих технологический процесс. Значительными выделениями пыли и газов в атмосферу сопровождаются процессы очистки и обрубки литья, приготовления, переработки и использования шихты и формовочных материалов; 2.В кузнечно-прессовых и прокатных цехах при нагреве и обработке металла выделяются пыль, кислотный и масляный аэрозоль, оксид углерода и диоксид серы. Выброс пыли из цеха составляет в среднем 200 г на 1 т готового проката. Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, состоит на 30-40% из материала абразивного круга, на 60-70 % из материала обрабатываемого изделия. При использовании в кузнечно-прессовых цехах плазменных печей в атмосферу выбрасываются оксиды углерода, серы, азота и другие продукты сгорания. Такие выбросы характерны для всей общеобменной вентиляции кузнечно-прессового цеха; 3.Механическая обработка металлов на станках в механических цехах сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются в окружающую среду. Значительное выделение пыли наблюдается при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов. Так, при обработке текстолита, стеклоткани, карболита и органического стекла выделение пыли колеблется в пределах 9 – 950 г/ч. При механической обработке полимерных материалов одновременно с пылью могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенола, формальдегида и стирола), входящих в состав обрабатываемых материалов. Кроме того, в машиностроении широкое применение находят стеклопластики, которые содержат стекловолокнистый наполнитель и связующие смолы (насыщенные полиэфирные, фенолоформальдегидные и эпоксидные). При этом происходит выделение вредных паров таких веществ, как стирол, толуол и малеиновый ангидрид; 4.Источниками загрязнений атмосферного воздуха также являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, и дробеструйные камеры. Концентрация пыли в воздухе, удаляемом из дробеструйных камер, где металл очищается после термической обработки, достигает от 2 до 7 г/м3. При воронении, фосфатировании, анодировании, хромировании и цинковании образуются различные вредные вещества. Например, при фосфатировании изделий выделяется фтористый водород, концентрация которого в отводимом воздухе достигает 1,2-15 г/м3; 5.При проведении подготовительных операций, таких как механическая очистка, шлифование, полирование и обезжиривание поверхностей в гальванических цехах выделяются пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена и туманы щелочей. Дисперсный состав туманов включает частицы размером 5-6 мкм при травлении, 8-10 мкм - при хромировании и 5-8 мкм при цинковании. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются при кислотном и щелочном травлении; 6. При сварке химический состав выделяющихся загрязнений обусловлен в основном составом сварочных материалов (проволоки, покрытий и флюсов) и почти не зависит от состава свариваемых металлов. При резке металлов обычно выделяются такие токсичные компоненты, как соединения хрома и никеля, марганец, газы СО и NOX, а при плазменной резке к ним добавляется еще и озон; 7.В процессе пайки и лужения выделяются следующие вредные вещества: газы (оксид углерода и фтористый водород) и аэрозоли (свинец и его соединения); 8.Токсичные вещества в покрасочных цехах выделяются при следующих операциях: обезжиривании поверхностей органическими растворителями перед окраской, подготовке лакокрасочных материалов, нанесении их на поверхность изделий и сушке покрытия. В воздухе, удаляемом вентиляционными отсосами от окрасочных камер, напольных решеток, сушильных установок и других устройств, всегда присутствуют пары растворителей и окрасочных аэрозолей, а если при окраске используются порошковые полимерные материалы, то в удаляемом воздухе содержится еще и пыль. 7.3.2 Влияние предприятий машиностроительной промышленности на качество гидросферы На машиностроительные предприятия приходится около 10 % общего водопотребления в промышленности, где воду используют для охлаждения или подогрева исходных материалов и продукции, деталей и узлов технологического оборудования, для приготовления различных технологических растворов, промывки, обогащения и очистки исходных материалов или продукции, для хозяйственно-бытового обслуживания. Примерно 20 % воды машиностроительного предприятия расходуется безвозвратно, а остальная часть возвращается в водоемы в той или иной степени загрязнения. На машиностроительных предприятиях сточные воды образуются в следующих цехах: металлургическом, литейном, кузнечно-прессовом, механическом, термическом, травильном и гальваническом (таблица 7.4). 1.Основными примесями сточных вод, используемых для охлаждения технологического оборудования, гидросбива металлической окалины и обработки помещения в металлургических цехах, являются частицы пыли, окалины и масла. Например, при прокатке металлов на прокатных станах образуются окалины до 4 % массы прокатываемого металла, при этом 90 % всей массы окалины составляют частицы размером более 1 мм; Таблица 7.4 - Типовой состав сточных вод машиностроительного завода Тип цеха Вид сточных вод Основные примеси Концен-трация, кг/м3 Темпе-ратура, 0С 1 2 3 4 5 Металлур-гический От охлаждения Взвешенные вещества 0,05 45 Масла 0,01 45 Литейный Влажная газоочистка Минеральная пыль 4 65 От грануляторов Песок, шлак 40 50 От гидровыбивки литья Песок, окалина, глина 15 30 Регенерация земли Органика 0,05 30 Механический Смазочно-охлаждающие жидкости Взвешенные вещества 1 - Сода 10 - Масла 2 20 Растворители 0,3 25 Термический Промывочные воды Окалина Щелочи Масла Взвешенные вещества 0,03 0,03 0,02 0,25 60 Из закалочных ванн Тяжелые металлы Масла Цианиды 0,15 0,01 0,05 40 Травильный Промывочные воды Механические Масло, эмульсии Щелочи Кислоты 0,4 0,1 0,2 0,25 25 Отработанные растворы Механические Масло, эмульсии Щелочи Кислоты 20 10 30 30 25 2.Особенно загрязненной оказывается вода после гидравлической выбивки стержней, транспортировки и промывки формовочной земли в отделениях регенерации, а также в системе, обеспечивающей вентиляцию в литейных цехах; 3.В механических цехах вода используется в основном для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей, промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основными примесями сточных вод являются пыль, металлическая мелкая стружка, абразивные частицы, сода, масла, растворители и краски; 4.На термических участках воду используют для приготовления технологических растворов, применяемых при закалке, отпуске и отжиге деталей, для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов, а также для обработки помещения. Основными примесями сточных вод являются пыль минерального происхождения, металлическая окалина, тяжелые металлы, цианистые соединения, масла, щелочи и другие ядовитые вещества; 5.На травильных и гальванических участках вода используется для приготовления технологических растворов, для травления материалов, деталей и нанесения на них покрытий, а также для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов и обработки помещения. Основными примесями сточных вод этих участков являются химически вредные растворимые и взвешенные вещества, такие как пыль, металлическая окалина, эмульсии, щелочи и кислоты, ионы тяжелых металлов и их соли, цианистые соединения цинка, кадмия, меди, хроматы, железо и никель; 6.В сварочных, монтажных, сборочных и испытательных цехах машиностроительных предприятий сточные воды содержат в значительно меньших концентрациях, чем в вышерассмотренных цехах и участках, механические примеси, маслопродукты, кислоты и щелочи. 7.3.3 Влияние предприятий машиностроительной отрасли на качество почвенного покрова В общем объеме загрязнения окружающей среды промышленными отходами в России доля машиностроения достигает 2 %. К твердым отходам машиностроения относятся шлаки, окалина, зола, горелая формовочная земля, шламы, флюсы, абразивы, древесные отходы, пластмассы, бумага и другие виды мусора. Машиностроительные предприятия в основном образуют отходы от следующих производств: -кузнечно-прессового и проката (концы, обрезки, обдирочная стружка, опилки и окалина); -литья (литники, шлаки, съемы); -механической обработки (высечки, обрезки, стружки и опилки). В основной массе твердые отходы машиностроительного производства нетоксичны и содержат стружки и опилки металлов, древесины, пластмасс, шлаки, золу, шламы, осадки, амортизационный лом и пыль. Основными источниками образования отходов легированной сталей являются металлообработка (84 %) и амортизационный лом (16 %). Шламы из отстойников очистных сооружений на машиностроительных предприятиях содержат большое количество твердых материалов, концентрация которых составляет от 20 до 300 г/л. Шламы термических, литейных и других цехов содержат токсичные соединения свинца, хрома, меди, цинка, а также цианиды и хлорофос. Кроме того, на машиностроительных предприятиях обычно образуются следующие виды твердых отходов (таблица 7.5). Таблица 7.5 - Количество твердых отходов, образуемых на предприятиях машиностроительной промышленности Вид отхода Количество, т/год Шлак, окалина, зола 40 000 Горелая формовочная земля 3800 Шламы, флюсы 600 Абразивные отходы 0,5-8 Древесные отходы 100-1500 Пластмассы 780 Бумага, картон 2,6-12 Мусор 50-20000 7.4 Воздействие металлургической отрасли на качество окружающей среды Металлургия – крупное и энергоемкое производство, по объему вовлекаемого в переработку сырья превосходящее другие отрасли перерабатывающей промышленности. Порядка 95 % выплавляемого металла составляют железо и его сплавы. К черным металлам относят железо и его сплавы (чугуны, стали, ферросплавы). К этой же группе принято причислять хром и марганец, которые обычно используют в виде добавок к железу (феррохром и ферромарганец). Все остальные металлы объединяют общим названием «цветные», которые в зависимости от физико-химических свойств, масштабов производства и потребления делят на 5 групп: • тяжелые (медь, никель, свинец, цинк, олово); • легкие (алюминий, магний, титан, кальций, натрий, калий); • малые (мышьяк, сурьма, висмут, кобальт, кадмий, молибден, вольфрам, ртуть); • благородные (золото, серебро и металлы платиновой группы – платина, палладий, рутений, родий, осмий, иридий); • редкие. К важнейшим металлическим рудам относятся руды железа, меди, марганца, алюминия, свинца и цинка, олова, вольфрама и др. Тяжелые и легкие металлы составляют основу крупнотоннажных производств цветной металлургии с объемом ежегодного выпуска большинства из них в несколько сотен тысяч тонн на одном предприятии и несколько миллионов тонн – в мировом масштабе. Основное назначение (получение чистого металла или сортового сплава) металлургия реализует через ряд технологических процессов, в которых рудные минералы, а затем и металлы последовательно отделяются от химически с ними связанных пустой породы и вредных примесей. Таким образом, если при обогащении пустая порода удаляется физическими и физико-химическими методами, то металлургический передел ведет к изменению химического состава сырья. Металлургические процессы проводят либо при высоких температурах, как правило, с участием расплавов или в расплавах (пирометаллургия), либо в водных растворах кислот, щелочей, солей (гидрометаллургия.). Черные металлы составляют основу конструкционных материалов народного хозяйства любой страны. Все отрасли прямо или косвенно связаны с их потреблением. Из сплавов железа простейшими являются его сплавы с углеродом. Кроме углерода, в железе присутствуют кремний, сера и фосфор. По содержанию углерода сплавы разделяют на сталь (0,01-1,7 %) и чугун (1,7-4,5 %). Сталь сохраняет пластичность и ковкость железа, но имеет более высокие упругость, твердость и прочность. В значительной своей массе железо используют в виде сталей. Чугун непластичен, хрупок, является продуктом первоначальной переработки железных руд и в своей большей части служит исходным продуктом для производства стали. Практически 100 % металла в черной металлургии получают в процессе пирометаллургической переработки. Непременными атрибутами пирометаллургического процесса являются шихта, топливо, огнеупоры и соответствующее оборудование. По химическому составу железные руды чаще представлены магнетитами, гематитами, бурыми железняками и сидеритами [23]. Ряд руд, кроме железа, содержит и другие металлы, т.е. является комплексным. При доменной плавке таких руд образуются специальные и легированные чугуны (хромистые, хромоникелевые, ванадиевые, марганцевые и т.д.). Черная и цветная металлургия относятся к самой загрязняющей природную среду отрасли. На долю металлургии приходится около 40 % общероссийских валовых выбросов вредных веществ, из них по газообразным веществам около 34 %, по твердым около 26 %. Концентрация вредных веществ в атмосфере и водной среде крупных металлургических центров значительно превышает нормы. Выбросы вредных веществ (сероводород, сероуглерод, фтористые соединения, бенз(а)пирен, аммиак, фенол, углеводороды) из-за большой токсичности стали причиной превышения допустимых санитарно-гигиенических норм. Черная металлургия – одна из наиболее емких отраслей промышленности по загрязнению окружающей природной среды. Устаревшие технологии и износившееся оборудование резко усугубляют и без того значительное негативное воздействие на природные объекты, заложенное уже в самом характере металлургического производства (доменное, сталелитейное, электроплавильное, трубопрокатное и коксохимическое производства, химико-металлургическая отрасль и т.д.). Основными источниками выбросов в атмосферный воздух являются: в агломерационном производстве - агломерационные машины, машины для обжига окатышей, дробильно-размольное оборудование, места разгрузки, перегрузки и пересыпки материалов; при производстве чугуна и стали - доменные, мартеновские и сталеплавильные печи, установки непрерывной разливки стали, травильные отделения и ваграночные печи чугунолитейных цехов. Все металлургические переделы сопровождаются интенсивным загрязнением среды (таблица 7.6). Таблица 7.6 - Газовые выбросы (до очистки) основных переделов черной металлургии (без коксохимического производства), кг/т Выбросы Производства Агломерационное Доменное Сталеплавильное Прокатное Пыль 20-25 100-110 13-32 0,1-0,2 СО 20-50 500-600 0,4-0,6 0,7٭ SO 3-25 0,2-0,3 4-35 0,4٭ NOx - - 0,3-3 0,5٭ HS - 10-60 - - В агломерационном производстве в воздух выбрасываются: пыль, диоксид серы, оксид углерода, оксиды железа, марганец, кальций, алюминий, кремний, титан, ванадий, фосфор, натрий и калий. Другим значительным источником загрязнений остается доменное производство, выбрасывающее 30 % всей пыли, СО - 25, SО2-15, NОx-10, СN-11 % (остальное количество углеводородов выбрасывает коксохимическое производство). Мощным источником выбросов оксида азота являются мартеновские печи. В конвертерном и электроплавильном производствах в атмосферу выделяются пыль, оксид углерода и оксиды азота. Коксохимическое производство характеризуется наличием высокотоксичных вредных выбросов, таких как соляная и серная кислоты, фториды водорода, сероводород, фенолы и цианиды. В коксохимическом производстве наибольшее количество пыли и вредных газов образуется при загрузке и выгрузке печей, транспортировке угля и кокса, при тушении кокса фенольными водами, в сушильных отделениях углеобогатительных фабрик, отделениях конденсации и улавливания продуктов коксования. В среднем на 1 млн. т годовой производительности заводов черной металлургии выделение пыли составляет 350, сернистого ангидрида -200, оксида углерода-400, оксидов азота- 42 т/сутки. Черная металлургия является также одним из крупных потребителей воды. Водопотребление ее составляет 12-15 % общего потребления воды промышленными предприятиями страны. На предприятиях отрасли продолжает оставаться большой объем сбрасывания в водоемы загрязненных сточных вод, вместе с которыми сбрасываются загрязняющие взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, соединения железа и тяжелых металлов. Около 60-70 % сточных вод, образующихся в технологическом процессе, относятся к «условно-чистым» стокам (имеют только повышенную температуру). Остальные сточные воды (30-40 %) загрязнены различными примесями и вредными соединениями. Эти сбросы настолько велики, что превращают реки и водоемы в «чрезвычайно грязные». Огромные объемы выбросов и сбросов загрязнителей на предприятиях черной металлургии объясняются следующими причинами: каждый третий источник загрязнения не оснащен очистными установками, каждая пятая пылегазоочистная установка не работает или работает неэффективно, только половина сточных вод очищается до установленных нормативов. Коэффициент обезвреживания газообразных вредных веществ составляет около 60 %. Крупные предприятия черной металлургии также представляют значительные источники загрязнения почвенного покрова. По данным аэрокосмической съемки, зона загрязнения почвенного покрова прослеживается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения. Цветная металлургия, несмотря на относительно меньшие материальные потоки производства, не уступает черной металлургии по совокупности токсичности эмиссий. Предприятия данной отрасли оказывают существенное влияние на формирование экологической обстановки в районах их расположения, а в некоторых случаях и полностью ее определяют. Загрязнение атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуется в первую очередь выбросами сернистого ангидрида (75 % суммарного выброса в атмосферу), оксида углерода (10,5 %) и пыли (10,4 %). Выбросы предприятий этой отрасли также содержат токсичные пылевидные вещества (мышьяк и ртуть), поэтому они особо опасны. Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и других металлов являются: различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига, индукционные), дробильно-размольное оборудование, конвертеры, сушильные агрегаты, открытые склады, места погрузки и выгрузки, пересыпки материалов. Выбросы создают неблагоприятную обстановку на промышленной площадке и в городе, находящемся вблизи завода. В жилых районах концентрации диоксида серы, оксидов азота и тяжелых металлов превышают предельно допустимый уровень в 2-4 раза. Высокая загазованность окружающей среды промышленными выбросами завода неизбежно влечет за собой рост заболеваемости его работников и жителей города. По росту заболеваемости население таких городов уверенно лидирует среди самых неблагополучных городов России. Так, заболеваемость взрослого населения и детей болезнями эндокринной системы, крови, органов чувств и кожи в 1,3-2,7 раза выше, чем в среднем по стране. На предприятиях цветной металлургии также значительны объемы сточных вод, которые загрязнены минеральными веществами, фторореагентами, большей частью токсичными (содержат цианиды и нефтепродукты), солями тяжелых металлов (меди, никеля, свинца и цинка), мышьяком, сульфатами, хлоридами, сурьмой и фтором. Особенно растет загрязнение водоемов тяжелыми металлами, взвешенными и минеральными веществами. В находящихся рядом с заводом реках в 28 % отобранных проб зарегистрировано экстремально высокое загрязнение (более 100 ПДК) тяжелыми металлами. Крупные предприятия цветной промышленности являются самыми мощными источниками загрязнения почвенных покровов как по интенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ. Среди них зарегистрированы высокие уровни металлов, относящихся к I классу опасности. В нескольких десятках городов, где расположены предприятия цветной металлургии, в почвенном покрове обнаружены тяжелые металлы в количестве, превышающем ПДК в 2-5 и более раз. По суммарному индексу загрязнения почвенного покрова первое место занимает Приморский край, в котором расположен свинцовый завод. В почвах зоны радиусом 5 км вокруг Рудной Пристани наблюдается загрязнение почв: свинцом - 300 ПДК и марганцем - 2 ПДК. К чрезвычайно опасной категории загрязнения почв относятся города: Белово Кемеровской области, где содержание свинца в почвенном покрове достигает 50 ПДК, а также Ревда Свердловской области - содержание свинца до 5 ПДК и ртути - до 7 ПДК. В рассматриваемых случаях деятельность металлургических заводов практически разрушила природную среду на больших площадях. Уничтожены леса на площади около 15 тыс. га, еще на 50 тыс. га повреждены в сильной или средней степени, а признаки начальной стадии разрушения лесных экосистем наблюдаются на площади около 400 тыс. га. Проведенный учеными анализ загрязненности этой территории показал, что скорость расширения зоны сильного разрушения экосистемы составляет 1 -1,5 км/год и при сохранении такой тенденции в ближайшие 20-25 лет живая природа на расстоянии до 30 км от заводов по розе ветров может полностью деградировать, так как вредные выбросы заводов, являясь сильными биологическими ядами и накапливаясь в почве и водоемах, создают реальную угрозу всему живому. По данным наблюдений, уже сегодня содержание тяжелых металлов в грибах, ягодах и других растениях на расстоянии 10-20 км к северу и югу от завода достигает 25 ПДК, что делает их совершенно непригодными для употребления в пищу. В окрестностях таких заводов первые колонии кротов обнаружены на расстоянии 16 км от центра выбросов, отловы полевок имели место не ближе 7-8 км, а бурозубок - в 3-4 км. Причем на этих расстояниях от завода животные не обитают постоянно, а заходят лишь временно. Это означает, что биогеоценоз при увеличении антропогенной нагрузки упрощается в первую очередь за счет выпадения или резкого сокращения консументов и схема кругооборота углерода (и других элементов) становится двухчленной: продуценты – редуценты. 7.5 Воздействие химической промышленности на качество окружающей среды Предприятия химической и нефтехимической промышленности расположены в большинстве регионов Российской Федерации и выпускают большой спектр продукции для удовлетворения нужд всех отраслей промышленности, сельского хозяйства и населения. Химический комплекс России включает 26 отраслей химической, нефтехимической, агрохимической и микробиологической промышленности. Многообразие продукции, применяемых технологий и видов сырья определяет широкий спектр загрязнителей атмосферного воздуха, водных бассейнов и почв. Ряд выбросов, сбросов и отходов производства характеризуется существенными объемами, высокой токсичностью и образования отходов. В некоторых населенных пунктах воздействие предприятий химического комплекса на окружающую среду является доминирующим. Химико-технологический процесс представляет собой совокупность операций, позволяющих получить целевой продукт из исходного сырья. Все эти операции входят в состав трех основных стадий, характерных практически для каждого химико-технологического процесса. На первой стадии проводят операции, необходимые для подготовки исходных реагентов к проведению химической реакции. Реагенты переводят, в частности, в наиболее реакционноспособное состояние. Например, известно, что скорость химических реакций сильно зависит от температуры, поэтому часто реагенты до проведения реакции нагревают. Чтобы устранить побочные явления и получить продукт высокого качества, исходное сырье подвергают очистке от посторонних примесей, пользуясь методами, основанными на различии физических свойств (растворимость в различных растворителях, плотность, температуры конденсации и кристаллизации и т. д.). При очистке сырья и реакционных смесей широко применяют явления тепло- и массообмена, гидромеханические процессы. Могут быть использованы и химические методы очистки, основанные на химических реакциях, в результате которых ненужные примеси превращаются в легко отделимые вещества. Соответствующим образом подготовленные реагенты на следующей стадии подвергают химическому взаимодействию, которое может состоять из нескольких этапов. В промежутках между этими этапами иногда необходимо вновь использовать тепло- массообменные и другие физические процессы. Например, при производстве серной кислоты диоксид серы частично окисляют до триоксида, затем реакционную смесь охлаждают, извлекают из нее путем абсорбции триоксид серы и вновь направляют ее на окисление. В результате химических реакций получают смесь продуктов (целевых, побочных, попутных) и непрореагировавших реагентов. Заключительные операции последней стадии связаны с разделением этой смеси, для чего вновь применяют гидромеханические, тепло- и массообменные процессы, например фильтрование, центрифугирование, абсорбцию, экстракцию и т.д. Продукты реакции направляют на склад готовой продукции или на дальнейшую переработку; непрореагировавшее сырье вновь используют в процессе, организуя его рецикл. На всех этапах, а особенно на заключительных, потоки газообразных и жидких веществ, попадающих в окружающую среду, подвергают очистке и обезвреживанию от опасных примесей. Твердые отходы либо направляют на дальнейшую переработку, либо размещают для хранения в безопасных для окружающей среды условиях. Оптимальные условия ведения технологического процесса - это сочетание основных параметров (температуры, давления, состава исходной реакционной смеси и т. д.), позволяющее получить наибольший выход продукта с высокой скоростью или обеспечить наименьшую себестоимость при соблюдении условий рационального использования сырья и энергии и минимизации возможного ущерба окружающей среде. Основными источниками вредных выбросов в атмосферу в промышленности являются: • производство кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), • производство резинотехнических изделий, • фосфора, • пластических масс, • красителей и моющих средств, • искусственных волокон, • минеральных удобрений, • растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола). • цемента, соды, аммиака. Структура выбросов характеризуется следующими данными: твердые вещества (зола мазутная, угольная, пыль неорганическая) - 13,4 % общего количества выбросов; жидкие и газообразные вещества - 86,6 %, в том числе: • оксид углерода - 32,6 %, • летучие органические соединения - 24,4; • диоксид серы - 19,3, - оксиды азота - 8,8, - углеводороды - 4,8 %. Выбросы диоксида серы, оксидов азота, оксидов углерода в большей степени связаны с работой ТЭЦ и котельных, входящих в состав предприятий комплекса. Основное количество оксидов азота и диоксида серы выбрасывается предприятиями агрохимической промышленности, оксида углерода - содовой промышленностью, сероуглерода и сероводорода - промышленностью химических волокон, аммиака - агрохимической промышленностью, хлорорганики - хлорной промышленностью, олефинов - промышленностью синтетического каучука. Кроме того, для производств химии и нефтехимии характерными являются выбросы металлической ртути, которые составляют около половины общего объема выброса этого вещества промышленностью России, а также оксида ванадия (V) и шестивалентного хрома, относящихся к веществам I класса опасности. Поэтому, многообразие химических производств и близкое их расположение к населенным пунктам часто делают выбросы наиболее опасными, так как среди них имеется ряд особо вредных химических соединений, отличающихся высокой токсичностью. Из-за разнообразия технологических процессов химическая промышленность является одной из самых трудных для подавления выбросов. Применение и получение в различных технологических процессах разнообразных химических продуктов (исходных, промежуточных и конечных) обусловливает образование сточных вод, загрязненных всевозможными органическими и неорганическими соединениями. Наличие в сточных водах взвешенных, способных к полимеризации и накипеобразованию веществ, может привести к засорению трубопроводов и коллекторов, а поверхностно-активных веществ - к интенсивному пенообразованию. Ниже приведены характерные загрязнения и их источники. Многие технологические процессы характеризуются периодическим возникновением и залповыми сбросами сточных вод. Сточные воды, образующиеся в технологических процессах, классифицируют по происхождению и свойствам: 1. Реакционные воды характерны для реакций, протекающих с образованием воды. Они загрязнены исходными веществами и продуктами реакции; 2. Во многих видах сырья (например, в угле, нефти, сланцах) содержится свободная или связанная вода. В процессе технологической переработки она загрязняется различными веществами. Так, угли Канско-Ачинского бассейна содержат до 40 % влаги, которая в результате термической обработки углей загрязняется фенолами и другими органическими веществами; Таблица 7.7 – Состав сточных вод, образующихся на предприятиях химической промышленности Источники загрязнения Состав загрязнения Заводы по производству минеральных и неорганических солей. Неорганические кислоты, щелочи, соли (фториды, сульфаты, фосфаты и др.) Заводы основного органического и нефтехимического синтеза. Жирные кислоты, ароматические соединения, спирты, альдегиды и др. Заводы по производству синтетических смол, полимеров, синтетических волокон и т. п. Высокомолекулярные вещества, мономеры, частицы полимеров и др. Нефтеперерабатывающие заводы, предприятия по термической переработке топлива. Нефтепродукты, масла и смолы, поверхностно-активные вещества и др. 3. При использовании воды в технологических процессах для промывания сырья и продуктов образуются промывные воды; 4. Маточные водные растворы появляются в процессах получения или переработки продуктов в водных средах. Так, в результате суспензионной полимеризации стирола в водной среде образуются сточные воды, загрязненные стиролом, частицами полимеров, стабилизатором суспензии и т. п. В процессе кристаллизации из раствора образуются сточные воды, загрязненные минеральными веществами и др; 5. При использовании воды в качестве экстрагента или абсорбента возникают водные экстракты и абсорбционные жидкости, содержащие значительные концентрации химических веществ. Особенно в больших количествах абсорбционные жидкости образуются при мокрой очистке газов (в скрубберах, пенных и других абсорбционных аппаратах и устройствах); 6. Осаждающие воды используют на химических предприятиях для охлаждения продуктов и аппаратов. Это воды, не соприкасающиеся с технологическими продуктами; 7. Другие виды сточных вод образуются при работе вакуум-насосов, барометрических конденсаторов смешения, при гидрозолоудалении, конденсации паров воды, а также после мытья оборудования, тары, помещений и др. Атмосферные осадки на территории, прилегающей к химическим предприятиям, также могут быть загрязнены химическими веществами. Все сточные воды выводятся с территории химических предприятий по канализационной сети закрытых трубопроводов и каналов. Во избежание смешения сточных вод разных составов, как правило, применяется полная раздельная система их канализации. Обычно в самостоятельные потоки выделяются следующие виды сточных вод: - незагрязняющиеся в процессе производства (после охлаждения аппаратуры, некоторые конденсаты и т. п.); - коррозионноактивные (кислые и щелочные); • высокоминерализованные; • загрязненные органическими веществами; • содержащие ценные компоненты, извлечение которых экономически целесообразно; • содержащие нефтепродукты и масла; - содержащие дурно-пахнущие, особо токсичные, пожаро- или взрывоопасные примеси; • дождевые воды; • бытовые воды и др. В общей доле загрязненных стоков доля химической и нефтехимической промышленности составляет 21,4 %. В химической и нефтехимической промышленности ежегодно образуется 125 млн. т отходов, из которых используется около 30 %. Ежегодно на предприятиях отрасли не используется более 90 млн. т отходов, из них уничтожается (сжигается и вывозится на свалки) более 30 млн. т (серная и соляная кислоты, растворители) и более 50 млн. т (шлам дистиллированной суспензии, фосфогипс, известковые и гипсовые отходы) складируются в специально отведенных местах. Хранение связано с отчуждением значительных площадей и закислением почв. Около 73 % отходов химической промышленности образуется в агрохимии. В основном это отходы IV класса опасности. 7.6 Загрязнение окружающей среды в процессе сельскохозяйственного производства Техногенная интенсификация сельского хозяйства усиливает загрязнение, в первую очередь, почв, что приводит к миграции 3В в сопредельные компоненты окружающей среды, в том числе в растения, включая продукцию растениеводства. Это влечет потери в сельском хозяйстве из-за ухудшения качества продукции, загрязнение водных объектов и нанесение ущерба рыбному хозяйству, деградацию почв, ухудшение здоровья населения [10]. Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Непрерывная интенсификация сельского хозяйства и более широкое использование искусственных веществ (химических удобрений, пестицидов), ведут к необратимому загрязнению культивируемых земель. В настоящее время сельское хозяйство должно производить все возрастающее количество продуктов питания, В то время как обрабатываемая площадь (на одного человека) уменьшается, что связано с ростом населения, урбанизацией, индустриализацией и не сельскохозяйственным использованием земель. Повышение плодородия земель достигается путем интенсификации сельскохозяйственного производства – это приводит к возрастающему нарушению баланса энергии и круговорота веществ в экосистеме. Громадные избытки твердых отходов сельскохозяйственного происхождения, получаемые в процессе производства или потребления продукции растениеводства и животноводства во всех промышленно развитых странах, больше не возвращаются на поля, как это происходило в традиционном земледелии. Эти продукты больше не включаются в природные круговороты веществ, а выбрасываются на свалки, где в результате их анаэробного брожения выделяются токсичные серные и аммонийные соединения, которые обуславливают усиливающееся загрязнение почв. Химические удобрения вводят в почву с целью увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Вместе с урожаем мы изымаем из почв определенные количества питательных для растений элементов: азота, фосфора, калия и в меньшей степени серы, кальция, магния и других микроэлементов. Следовательно, необходимо восстановить потерю путем внесения в почву фосфатов, нитратов, солей калия и т.д. в количестве, эквивалентном изъятому с урожаем. Наиболее часто используются: из азотных удобрений - нитраты аммония и кальция, сульфат аммония и мочевина, фосфор употребляется в виде суперфосфатов, хлористый калий и в меньшей степени азотнокислый калий и сильвинит (двойной хлорид калия и натрия) входят в состав обычных калийных удобрений. Из соображений экономии удобрения часто вносятся в почву неочищенными или недостаточно очищенными, т.е. содержащими в следовых концентрациях многие токсичные металлы и металлоиды, малоподвижные в почве. Внесение из года в год одних и тех же удобрений на одних и тех же сельскохозяйственных площадях может привести к увеличению концентраций токсичных элементов в поверхностном слое почвы до токсичных для растений и человека значений. Поиски максимальной продуктивности при индустриальной эксплуатации огромных земельных массивов, приводят, кроме всего прочего, к пересыщению почв химическими удобрениями. Большое количество минеральных удобрений, почвы и органики, смывается в водные объекты с сельскохозяйственных территорий во время половодья и после сильных дождей. Чрезмерное обогащение водоемов биогенами приводит к их эвтрофикации, т.е. резкому повышению биопродуктивности и массовому размножению фитопланктона, в первую очередь неприхотливых сине-зеленых водорослей. Загрязнение биогенными элементами - следствие применения минеральных удобрений. «Утечка» биогенов из внутрисистемных круговоротов происходит: - для азота - в процессе денитрификации (в форме аммония), при выщелачивании (растворение и вынос), улетучивании. Растения используют азот органических удобрений на 30 %, минеральных - на 50 %, в год внесения вынос азота составляет до 15 - 20 % от вносимой дозы; - для фосфора - при выщелачивании. Вымывание фосфора составляет около 1—2% от внесенной дозы; - для калия - при вымывании. Вынос калия в связи с его высоким содержанием в почве достаточно велик и составляет 7 - 9 кг/год для суглинистых почв и 20 - 28 кг/год для песчаных. Биогенные вещества поступают в водные объекты с рассеянным стоком, вызывают их эвтрофирование, снижение концентрации растворенного кислорода, нарушению видового соотношения в водных экосистемах, гибели рыб. Хорошая растворимость азотных соединений влечет загрязне­ние подземных вод, с фосфором поступают в почву F, V, Сu, As, Fe, Sr, калийные удобрения загрязняют почву хлором. Особое значение в загрязнении почв имеют пестициды и минеральные удобрения, т.к. они целенаправленно вносятся в больших количествах и на больших площадях. В 80-х гг. на 1 га обрабатываемых земель в СССР вносилось около 2 кг/год пестицидов, в США и странах Западной Европы - 2 - 3 кг/год. Первые успехи в борьбе с вредителями сельхозкультур сменились к 70 гг. серьезным ущербом, как связанным с разрушением экосистем и уничтожением видов, так и от затрат на производство новых пестицидов. При этом резистентность (устойчивость организма к физико-химическим и др. агентам) видов-вредителей постоянно растет, что требует изыскания новых средств защиты и затрат. Пестициды уничтожают почвенную флору и фауну, микроорганизмы, 70 % из них переходит в водные объекты, где они поражают растительные сообщества и фауну (в т.ч. рыбу). Особенно опасны персистентные и обладающие кумулятивными свойствами хлорорганические соединения (ДДТ, ГХЦГ и др.). Токсичность и устойчивость ряда пестицидов в окружающей среде делают их опасными для всей экосистемы. В условиях интенсивного применения они накапливаются в почвах, других объектах окружающей среды, кумулируются в живых организмах. Например, с растительной продукцией выносится до 20 % внесенного количества. Пестициды – ядовитые вещества, предназначенные для уничтожения паразитов и вредителей растений и животных. Их название произошло от английского слова pest, что означает «расхититель, пожиратель». По объекту воздействия пестициды делятся на: 1. Инсектициды – предназначаются для уничтожения насекомых; 2. Гербициды – для уничтожения сорняков; 3. Фунгициды – для борьбы с фитопатогенными грибками; 4. Нематоциды – для уничтожения круглых паразитических червей; 5. Родентициды (зооциды) – для борьбы с грызунами; 6. Лиматоциды – для уничтожения моллюсков; 7. Альгициды – для уничтожения нежелательных водорослей. Повсеместное использование пестицидов началось в конце второй мировой войны. В 1939 г. В Западной Европе были разработаны два сильнодействующих инсектицида: ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) и ГХЦГ(гексахлороциклогексан), основанные на линдане. Первое применение ДДТ имело очень большой успех. Снижение численности вредителей благодаря применению ДДТ во многих случаях привело к резкому росту урожая. Однако вскоре стало очевидным, что применение пестицидов вызывает целый ряд проблем: - приспособляемость и развитие устойчивости вредителей к применяемым препаратам; - восстановление и вторичные вспышки численности вредителей, повышение их агрессивности; - рост затрат на применение в возрастающих дозах все новых и более дорогих пестицидов; - отрицательное воздействие на природную среду и здоровье человека. В начале 1970-х годов применение ДДТ в большинстве развитых стран запрещено. На смену ему пришли менее токсичные препараты, быстрее разрушающиеся во внешней среде. 7.7 Воздействие на состояние окружающей среды городского и промышленного строительства Проблема изменения геологической среды на территориях городов и промышленных центров составляет часть общей, более широкой проблемы взаимодействия человека с земной корой. Города, где сосредоточены наиболее концентрированные и многообразные воздействия человека на природную среду, стали «сгустками ноосферы», ареной широкого развития антропогенных геологических процессов и явлений [15]. Характер и интенсивность воздействия города на геологическую среду зависят от профиля и размеров города. Чем крупнее, индустриальнее и древнее город, тем больше его техносфера, тем активнее его влияние на природную среду, тем шире спектр антропогенных процессов и явлений. Антропогенные воздействия на городскую среду многообразны: 1) Вертикальная планировка и связанное с ней изменение рельефа. Засыпка оврагов, балок, стариц, озер, болот и т.д. 2) Устройство строительных котлованов и траншей. 3) Освоение подземного пространства города. Строительство метро, подземных переходов, хранилищ и т.д. 4) Искусственное обводнение территории. Создание водохранилищ, прудов, каналов. 5) Регулирование режима рек. Осушение болот, стариц, озер, прудов. 6) Искусственное понижение уровня подземных вод вследствие эксплуатации водозаборов. 7) Изменение геохимии подземных вод. 8) Регулирование поверхностного стока устройством водосточной сети, снегоуборкой, сбросом снега в овраги и т.д. 9) Статические нагрузки на горные породы от веса городской застройки. С ростом этажности и веса зданий и сооружений статические нагрузки возрастают от 5 до 20 кгс/см2, увеличивается зона сжатия грунтов (до 50 - 70 м), происходит увеличение их прочностных свойств и уменьшение влажности. 10) Динамические нагрузки, вызываемые городским транспортом, работой машин и механизмов. 11) Техническая мелиорация пород в процессе строительства сооружений с применением силикатизации, цементации, битуминизации, обжига, механического уплотнения, замачивания и т.д. (70 % деформаций и аварий зданий и сооружений связано с антропогенным изменением свойств пород). 12) Стихийное и регулируемое накопление на поверхности городских и промышленных территорий антропогенных отложений (отвалы, культурные слои и т.д.). 13) Воздействие города на состояние естественных физических полей (электрического, магнитного, гравитационного и т.д.). 14) Активизация геологических процессов - формирование антропогенных процессов. 7.8 Источники образования вредных примесей в основных технологических процессах транспортной промышленности 7.8.1 Загрязнение окружающей среды при использовании транспортных средств и участков дороги Одиночный автомобиль, движущийся по дороге, не в состоянии оказать сколько-нибудь заметного влияния на окружающую среду и экосистемы. Иное дело совокупность машин, движущихся в составе транспортных потоков по автомобильным дорогам и перевозящих грузы и пассажиров. Здесь влияние на окружающую среду определяется не только техническими характеристиками автомобиля или дороги, но и темпами роста численности автомобильного парка, протяженностью дорог, интенсивностью использования, техническим уровнем и техническим состоянием дорожно-транспортной техники и дорожной сети. Загрязнения окружающей среды транспортным комплексом можно условно разделить на технологические (дорожно-строительных машин, специальных транспортных средств дорожных предприятий, асфальтобетонных заводов, баз техники - от точечных источников) и транспортные (транспортных потоков - линейных источников). 7.8.2 Технологические загрязнения окружающей среды транспортным комплексом Воздействие на окружающую среду транспортных объектов происходит на всех этапах их жизненных циклов, начиная от добычи сырья, его переработки, изготовления, использования, поддержания работоспособности и заканчивая утилизацией конструкций машин, сооружений и захоронением отходов. На каждом из этих этапов происходит отчуждение земель, потребление материалов, энергозатраты, виброакустическое и электромагнитное излучения, загрязнение воздуха, воды, почвы токсическими веществами, отходами. Основными источниками технологического загрязнения окружающей среды транспортным комплексом являются [13]: 1. Загрязнение окружающей среды при осуществлении дорожных работ: а) прокладка трассы в экологически уязвимых районах (расчленение ландшафта, нарушение путей сообщения); б) вырубка деревьев и корчевка кустарников, снятие и перемещение растительного слоя, озеленение (эрозия почв, образование пыли); в) выбор участков для карьеров (влияния на ландшафт местности); г) рекультивация карьеров - планировка откосов, распределение на откосах и дне растительного грунта, устройство водоемов (отчуждение территорий); д) использование горюче-смазочных материалов (разлив на путях его транспортировки, нагрузки и выгрузки, в местах стоянок и заправок машин); е) укладка или монтаж асфальтобетонных смесей в полотно (выделение канцерогенных ПАВ, шум); ж) укрепление грунтов синтетическими смолами - загрязнение придорожных территорий; з) технический уровень и выполнение регламентов обслуживания машин и механизмов (потери горюче-смазочных материалов); и) наличие открытых поверхностей грунта; к) накопление на территории твердых отходов Кроме непосредственного изъятия земельных площадей дорожные работы приводят к ухудшению качества земель. Это: а) непланируемые воздействия эрозии и загрязнения, вызванные ошибками при проектировании и строительстве дороги; б) санитарно-защитные полосы, непригодные для жилищного строительства и других видов использования, связанные с постоянным пребыванием людей; в) зоны влияния дорог - малосущественное изменение параметров среды, учитываемое при интегральной оценке ее качества. Использование при сооружении дорожного полотна некондиционных строительных материалов, отходов производства (ртутьсодержащие отходы, каменноугольные дегти, смолы, шламы цветной металлургии и энергетики) также загрязняет среду токсичными веществами. Так, содержащиеся в дегтях и смолах толуол, бензол, ксилол, бенз(а)пирен выделяются в атмосферу при остывании асфальтобетонной смеси и создают высокие концентрации их в воздухе. 2. Загрязнение окружающей среды при обслуживании и ремонте объектов транспорта. При восстановлении работоспособности транспортных средств осуществляются уборочно-моечные, контрольно-регулировочные, разборочно-сборочные, слесарно-механические, смазочно-заправочные, аккумуляторные и окрасочные работы. Они сопряжены с загрязнением атмосферного воздуха, воды и почвы вредными веществами, расходом конструкционных материалов и энергоресурсов на стационарных постах, участках, при маневрировании транспортных средств по территории стоянок и зон обслуживания: а) при ремонте автомобилей происходит интенсивное загрязнение водных ресурсов (сточных вод) взвешенными веществами и нефтепродуктами в результате очистки и обезжиривания поверхностей деталей и узлов транспортных средств с помощью щелочных и кислотных растворов, синтетических моющих средств, жиров и формальдегида; б) наибольшее количество загрязнений водных ресурсов связано с мойкой транспортных средств, входящих в регламент ежедневного технического обслуживания, а также агрегатов и деталей при осуществлении ремонта. Так, отработанные растворы моющих средств содержат нефтепродуктов и взвесей до 5 г/л, поверхностно-активных веществ (ПАВ) - до 0,1 г/л и щелочных электролитов до 20 г/л, т.е. концентрация вредных примесей в этих растворах в 40-90 тыс. раз превышает санитарные нормы. Сточные воды также содержат кислоты, щелочи, соединения хрома (VI), соли меди, никеля, цинка и кадмия; в) токсичные вещества выделяются и при окраске изделий в процессах обезжиривания поверхностей органическими растворителями, при подготовке лакокрасочных материалов, их нанесении на поверхность изделия и сушке покрытия. Около 4 % объема расходуемых лакокрасочных материалов попадает в воду; г) кроме загрязнения воздуха и воды происходит загрязнение территории твердыми отходами, прежде всего утильными покрышками и аккумуляторами. Масса утильных шин (кг/1 автомобиль в год), скапливаемых на территории предприятия, составляет: легковые АТС - 9,85; грузовые - 124,9, автобусы - 390,4. В твердые отходы попадают и демонтируемые детали. При осуществлении ремонта участка дороги типичными технологическими процессами являются следующие: 1.Удаление верхнего слоя дорожного полотна. Выбросы связаны с получением и расходом тепловой энергии на размягчение верхнего слоя асфальта, а также расходом энергии на снятие этого слоя; 2.Ремонт дорожного покрытия. Поверхность дорожного полотна разогревается, разрыхляется, выравнивается, наносится битумная смесь, которая затем уплотняется. Источниками выбросов являются битумная смесь и мазутная (газовая) горелка для разогрева; 3.Заделка швов. Загрязнение происходит отходами материалов; 4.Транспортировка отходов до места хранения или переработки. Выбросы связаны с расходом моторного топлива в двигателях транспортных средств, осуществляющих перевозку отходов. 7.8.3 Транспортные загрязнения окружающей среды автомобильным комплексом Транспортные потоки оказывают наибольшее влияние на уровень загрязнения окружающей среды. Основные влияющие факторы: состав, интенсивность, скорость и ускорение движения транспортного потока; технический уровень и эксплуатационное состояние автомобилей; объем и номенклатура перевозимых грузов. В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегодно сжигается около 2 млрд. т. нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23 %, остальные 77 % уходят на обогрев окружающей среды. Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Воспламенение и сгорание бензино-воздушной смеси длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо приспособлена, в смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива, т.к. не удается добиться ее идеального перемешивания. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания топливо приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива превышает расчетное, смесь называется богатой, если его меньше - бедной. При средних нагрузках в камеру сгорания попадает несколько обедненная смесь. Если смесь несколько обогатить, скорость ее сгорания увеличивается, в камере развиваются более высокие температуры и давление. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Интенсивно подается топливо в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает неэкономично и выбрасывает в атмосферу токсичные вещества - оксид углерода, оксиды азота, альдегиды и несгоревшие углеводороды, среди которых особую опасность представляют ароматические, в частности бенз(а)пирен. Кроме того, входящий в состав воздуха азот при высокой температуре и давлении в цилиндрах двигателя реагирует с остаточным кислородом. В результате образуются оксиды азота - еще одна вредная составляющая выхлопных газов. Токсичные вещества образуются и при применении топлива с некоторыми присадками и примесями (например, свинец, присутствующий в этилированном бензине). Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин и тормозных накладок. В придорожное пространство поступает большое количество тяжелых металлов как в результате работы собственно автотранспортных средств, так и при истирании дорожного полотна. В результате истирания автопокрышек в почву вблизи дороги поступают алюминий, кобальт, медь, железо, марганец, свинец, никель, цинк и др. При сгорании этилированного топлива в атмосферу выделяется большое количество свинца. Кадмий поступает в природную среду в результате износа шин и стирания асфальтобетона. Свиней и кадмий – наиболее опасные загрязнители придорожной среды. Установлено, что 75 % свинца, содержащегося в топливе, выделяется в воздух и быстро рассеивается на расстояния от 5 до 100 м от края полотна. Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также от технического состояния автомобилей и в первую очередь их двигателей. Только из-за отсутствия необходимой регулировки карбюратора выброс оксида углерода может возрасти в 4-5 раз. На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ. Поэтому, параметры конструкции дороги как инженерного сооружения оказывают влияние на уровень транспортного загрязнения, в их числе продольный профиль дороги, наличие и ширина разделительной полосы, число полос движения, наличие пересечений дорог разных направлений, вид и состояние покрытия, шероховатость покрытия. Известные способы борьбы с загрязнением воздушного бассейна транспортом можно подразделить на три группы. К первой группе относятся способы, обеспечивающие уменьшение токсичности транспорта: улучшение конструкции автомобильной техники, усовершенствование и создание новых двигателей внутреннего сгорания (форкамерный двигатель), замена двигателей внутреннего сгорания электродвигателями, содержание автомобилей в исправном состоянии и др., перевод автомобилей на новые виды топлива (газ), внедрение различных систем очистки отработавших газов (с каталитическими нейтрализаторами). Вторая группа охватывает архитектурно-планировочные решения, которые предусматривают увеличение площадей парков и скверов, строительство новых транспортных систем, создание безостановочных магистралей, строительство подземных переходов, тоннелей, регулирование движения автомобилей и др. Необычайно важен вопрос совершенствования организации движения (оптимизация скоростных режимов, «зеленая волна», улучшение светофорного регулирования и др.), рациональной организации транспортных процессов (разгрузка улиц, дорог и центра города, введение бестранспортных зон и др.). К третьей группе можно отнести способы, связанные с уменьшением токсичности отработанных газов, и организационно-технические мероприятия по установке на автомобилях газоулавливающих аппаратов, оптимизации работы карбюраторов, применение к топливу присадок, контролю загазованности и мероприятия по выселению автотранспортных предприятий за пределы города. Наиболее логичным способом защиты человека от вредного воздействия дорожно-транспортного комплекса является создание преграды между автомобильной дорогой и селитебной зоной для предотвращения широкого распространения загрязнителей. Наиболее распространено создание вдоль дорог полосы зеленых насаждений. Зеленые насаждения очищают воздух от вредных веществ, пыли и газов, снижают шум в жилых квартирах, повышают влажность воздуха в жаркие дни. Зеленые насаждения на площади в 1 га за год очищают 10 млн. м3 воздуха, а за 1 ч поглощают 8 кг углекислого газа, который выдыхают за это время 200 человек. Газозащитный эффект зеленых насаждений зависит от характера посадок, видового состава деревьев и кустарников, времени года. Установлено, что на расстоянии 1 км от источника концентрация окиси азота при наличии зеленых насаждений в пять раз меньше, чем без них. Содержание угарного газа на рас­стоянии 30...60 м от проезжей части после появления листвы на деревьях снижается в 2...2,5 раза. Хвоя и листья деревьев способны активно поглощать сернистый газ. Наибольшей интенсивностью поглощения обладает клен серебристый. Значительно ниже этот показатель у ели обыкновенной. Зеленые насаждения имеют определенное эстетическое и психологическое значение. Благодаря богатству форм, красок и фактуры растения благоприятно действуют на настроение человека, снижают переутомление и нервные кризисы, создают оптимальные условия для отдыха. Велико и многообразно значение зеленых насаждений в формировании ландшафтов, они обогащают архитектуру населенных пунктов, городских площадей и улиц, автомобильных магистралей и мест массового отдыха. Практика подтверждает эффективность применения зеленых насаждений для защиты жилых районов от загрязнения автотранспортом. В этом случае посадки должны состоять из газоустойчивых пород деревьев и кустарников. Шум как экологический фактор приводит к повышенной утомляемости человека, снижению умственной активности, неврозам, росту сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшению зрения и т.д. Шум, являясь постоянным раздражителем центральной нервной системы, способен вызывать ее перенапряжение. Поэтому жители шумных районов городов чаще страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями (на 20 %), атеросклерозом и нарушением нервной системы (на 18...23 %). Особенно отрицательно воздействует шум на функциональное состояние сердечной системы у детей. Уровень шума уменьшается по мере удаления от дороги. При этом степень гашения зависит от состояния поверхности, по которой идет его распространение. Способ содержания и обустройства прилегающей к дороге полосы во многом определяет ха­рактер распространения шума. Заглубление дороги по отношению к территории уменьшает уровень шума. Типовыми средствами гашения транспортного шума являются различного рода противошумные экраны-заборы, живые изгороди, полосы древесной растительности, земляные валы, здания. К наиболее эффективным относятся заборы, земляные валы, здания (постройки). Преимуществом заборов являются их малая пространственность, недостатком — их уродливость. Эстетический вид их, однако, можно улучшить путем посадки кустарника. Земляные валы занимают значительное пространство, требуют большого количества грунта и не отличаются эстетичностью. Но и здесь озеленение может улучшить общий вид дороги и восприятия окружающего ландшафта. Хорошим решением являются постройки, предназначенные под гаражи, магазины, склады, павильоны обслуживания населения и др., в которых можно допустить высокий уровень шума, а со стороны дороги предусмотреть шумозащитные окна. Дешевым и эстетическим решением можно считать зеленые полосы. К сожалению, только несколько полос зеленых насаждений, объединенных в единую систему, шириной несколько десятков метров, могут обеспечить заметное снижение уровня шума. 7.9 Экологическая ситуация на территории России. Зоны экологического поражения Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» устанавливает, что: • Участки территории РФ, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных, объявляются зонами чрезвычайной экологической ситуации (ЗЧЭС); • Участки территории РФ, где в результате хозяйственной или иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны, объявляются зонами экологического бедствия (ЗЭБ). Придание определенным территориям статуса ЗЧЭС и ЗЭБ должно повлечь за собой централизованные меры социально-экономической реабилитации, включая меры по спасению населения. Большое число территорий, подпадающих под признаки ЗЧЭС и ЗЭБ, требует больших затрат и разработки вполне определенных количественных критериев объективного выделения и определения границ ЗЧЭС и ЗЭБ, а также норм экологической безопасности и социально-экономической реабилитации. Тяжелая экологическая ситуация во многих регионах России вызвала необходимость районирования территории страны по признакам экологической напряженности. Оно характеризуется следующими основными особенностями для разных регионов РФ: 1. Кольский полуостров. Нарушение земель горными разработками, истощение и загрязнение вод суши, загрязнение атмосферы, деградация лесных массивов и естественных кормовых угодий, нарушение режима особо охраняемых природных территорий; район проведения ядерных взрывов и захоронения РАО. 2. Новая Земля. Радиационное загрязнение островов и прилегающих частей Баренцева и Карского морей. 3. Московский регион. Глубокое техногенное преобразование ландшафтов. Загрязнение атмосферы, истощение и загрязнение вод суши, утрата продуктивных земель, загрязнение почв, деградация лесных массивов. 4. Зона влияния аварии на Чернобыльской АЭС. Радиационное поражение территории, загрязнение атмосферы, почв и вод. 5. Среднее Поволжье и Прикамье. Истощение и загрязнение вод, нарушение земель горными разработками, эрозия почв, оврагообразование, загрязнение атмосферы, сокращение площадии деградация лесных массивов. 6. Северный Прикаспий. Нарушение земель разработками нефти и газа, истощение и загрязнение вод суши, загрязнение моря, истощение рыбных ресурсов, деградация естественных кормовых угодий, вторичное засоление и дефляция почв, загрязнение атмосферы, нарушение режима особо охраняемых территорий. 7. Рекреационные зоны побережий Черного и Азовского морей. Истощение и загрязнение вод, загрязнение морей, загрязнение атмосферы, снижение и потеря природно-рекреационных качеств ландшафтов, нарушение режима особо охраняемых территорий. 8. Промышленная зона Урала. Нарушение земель горными разработками, загрязнение атмосферы, загрязнение и истощение вод, загрязнение почв, утрата продуктивных земель, деградация лесных массивов, радиоактивное загрязнение. 9. Нефтепромысловые районы Западной Сибири. Нарушение земель разработками нефти и газа, деградация оленьих пастбищ, загрязнение почв и вод, истощение рыбных ресурсов и промысловой фауны, нарушение режима особо охраняемых территорий. 10. Алтай. Загрязнение атмосферы, почв и вод, деградация пастбищ степной зоны и ценных лесных массивов; зона комплекса последствий испытаний ядерного оружия в районе Семипалатинска. 11. Кузбасс. Нарушение земель горными разработками, загрязнение атмосферы, истощение и загрязнение вод, загрязнение почв, утрата продуктивных земель, дефляция почв. 12. Норильский промышленный район. Нарушение земель горными разработками, загрязнение воздуха, почв и вод, нарушение мерзлотного режима почвогрунтов, деградация лесных массивов. 13. Район озера Байкал. Загрязнение вод и атмосферы, истощение рыбных ресурсов, деградация лесных массивов, оврагообразование, нарушение мерзлотного режима почвогрунтов, нарушение режима особо охраняемых территорий. К началу 1997 г. в РФ зарегистрировано более 400 территорий и пунктов, имеющих признаки ЗЧЭС и ЗЭБ. Их общая площадь составляет около 2 млн. км2 (т.е. около 12 % территории РФ), а население — не менее 35 млн. чел. Разработанные в 1992 г. «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления ЗЧЭС и ЗЭБ» включают сотни показателей, но не ранжируют их приоритетность, количественную весомость и не содержат методики объективного обобщения. Двум категориям зон экологического поражения приписаны разные количественные характеристики, для ЗЧЭС — меньшие, для ЗЭБ — большие. Это подразделение условно и отражает представление о медленном, постепенном развитии экологического поражения. Однако с позиций практического реагирования это неправильно, так как, например, чрезвычайная экологическая ситуация при крупной аварии с выбросом вредных продуктов возникает немедленно, еще до того, как появляются признаки экологического поражения. Но в то же время известно, что подлинные экологические бедствия антропогенной природы часто развиваются до того, как люди начинают ощущать их на себе. Квалификация экологического поражения должна базироваться не на происходящих или уже наступивших губительных изменениях, а на уровнях реальной угрозы, вероятности поражения, т.е. на концепции риска. Именно концепция риска лежит в основе превентивной экологической стратегии и позволяет заменить условные градации экологической угрозы дифференцированными численными значениями. Наибольшую экологическую опасность представляют техногенные катастрофы, которые сопровождаются выбросом вредных химических веществ и катастрофы с выбросом радиоактивных материалов в окружающую среду.