Нефть. Курс лекций для студентов спо дневной и заочной форм обучения
 Скачать 0.6 Mb.
|
|
Первый этап — очистка от механических примесей, которая производится в отстойниках, где удерживается 20—30% загрязнений. Второй этап — биологическая очистка (очистка от органических соединений), для которой используется так называемый активный ил. В специальных бассейнах, которые продуваются воздухом, микроор- ганизмы превращают органические соединения в ил, способный осесть. Выпавший осадок собирают, высушивают и компостируют вместе с мусором или в жидком виде отправляют на поля в качестве удобрений. Третий этап — химическая очистка. Она производится с целью удаления из воды растворенных соединений фосфора, стимулирующих размножение водорослей. К воде примешивают особые химикаты, которые вызывают выпадение всех растворенных веществ, в том числе фосфатов, в осадок. Утилизация твердых отходов. Под твердыми отходами подразумевается бытовой и промышленный мусор. Прежде проблема мусора решалась вывозом на городскую свалку. В настоящее время, когда объем отходов многократно возрос, такой антиэкологический подход недопустим. Свалки портят ландшафт, отравляют грунтовые воды, заражают воздух. Остро встал вопрос о переработке мусора и о вторичном его использовании, т. е. получении сырья и энергии из мусора. В природе, т. е. в естественной экосистеме, отходов не бывает благодаря механизму кругооборота. Утилизация бытового мусора происходит путем компостирования и сжигания. При сжигании образуется энергия, которую можно использовать. Например, в Роттердаме мусоросжигательная установка снабжает химическую промышленность города дистиллированной водой. Утилизация промышленного мусора. Отходы горнодобывающей и металлургической промышленности используются в строительной промышленности в качестве пористого строительного материала. Малоотходные и ресурсосберегающие производства Малоотходное производство — это такая форма организации технологического процесса, когда отходы производства сведены к минимуму или перерабатываются во вторичные материальные ресурсы. Идеальной формой организации производственного процесса является безотходная технология, но это понятие весьма условно, так как ни одно производство невозможно без отходов. Разработаны следующие рекомендации по организации малоотходных и ресурсосберегающих технологий: все производственные процессы должны осуществляться при минимальном числе технологических этапов, поскольку на каждом из них образуются отходы и теряется сырье; единичная мощность технологического оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному коэффициенту полезного действия и минимальным потерям; технологические процессы должны быть непрерывными, что позволяет наиболее эффективно использовать сырье и энергию; при разработке нового оборудования необходимо предусматривать широкое использование автоматических систем на базе компьютерной технологии, обеспечивающих оптимальное ведение технологических процессов с минимальным выходом вредных веществ; выделяющаяся в различных технологических процессах теплота должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы и снизить тепловую нагрузку на окружающую среду. Организация малоотходных и ресурсосберегающих технологий развивается по многим направлениям, которые имеют свои специфические особенности в каждой промышленной отрасли. Мы рассмотрим только некоторые из них: во-первых, совмещение различных видов производств, во-вторых, максимальное использование сырья. Совмещение различных видов производств. Например, щелочь (NаОН) получают электролизом поваренной соли (NаCI), но при этом вторым (побочным) продуктом химической реакции является (CI2). Чтобы не производить выбросы хлора в атмосферу, целесообразно его использовать в качестве сырья в другом технологическом процессе. Поэтому производство каустика часто совмещают с производством хлорорганических соединений, например с производством хлоропренового каучука. Таким образом, создается производственная цепь по принципу пищевой (рис. 1).  Первичное производство Вторичное производство NаCI N  аCI (основной продукт) каучук(    сырье) CI2 (сырье) Рис. 1. Совмещенное производство щелочи и хлоропренового каучука Максимальное использование сырья. Проблема максимального использования сырья в разных отраслях промышленности решается по-своему. Например, горнодобывающая промышленность должна быть ориентирована на комплексное извлечение полезных ископаемых из руд. В химической промышленности выход основного продукта реакции невысок (от 5 до 50%). Таким образом, создание малоотходных и ресурсосберегающих технологий происходит различными путями, но оно должно способствовать минимизации производственно-хозяйственной нагрузки на окружающую природную среду. Влияние урбанизации на биосферу Урбанизация (от. лат. urbs — город) — одно из важнейших глобальных явлений современного мира, затрагивающее все народы и страны. Урбанизация — это процесс концентрации населения в городах, увеличения числа и размеров городов, повышения технической оснащенности, этажности и плотности застройки, создание комфортных условий жизнедеятельности. Современная урбанизация как всемирный процесс обладает тремя общими чертами, характерными для большинства стран: во-первых, быстрые темпы роста городского населения (1990 г. доля городского населения от общей численности населения составляла 13%, а в 2010 г. эта доля может достигнуть 50%); во-вторых, продолжающаяся концентрация городского населения, прежде всего в больших городах (в 1990 г. городов-“миллионеров” в мире насчитывалось 10, а в 2000 г. стало уже 430); в-третьих, “расползание” городов, расширение их территории, те. для современного этапа урбанизации особенно характерен переход от “точечного” города к городски агломерациям, которые трансформируются в еще более крупные образования — мегаполисы. С точки зрения экологии современный город-мегаполис — очень сложная экосистема, специфика которой определяется не только высокой концентрацией большого количества людей на ограниченном пространстве, но и концентрацией на том же пространстве промышленного производства и производства услуг, а также транспортных средств, включая автотранспорт. Все это приво- дит к росту антропогенной нагрузки на окружающую среду и усиливает ее засорение. Быстроразвивающаяся урбанизация породила непредсказуемую опасность возникновения тяжких последствий для населения нашей планеты — физическую тяжесть городов. Многотонные здания давят своей тяжестью на землю и врастают в нее, оседают. Например, в Мехико (столица Мексики) осадка Дворца изящных искусств достигла 4,8 м, здание Национального театра осело на 3 м и продолжает опускаться на 13 см в год. Под крупными городами сейчас нет действующих рудников, их по своему воздействию на земную кору заменяет метрополитен. Над его подземными магистралями земля опускается, проседает, повторяя контуры тоннелей и станций. В Москве это проседание достигает 1 м, в Санкт-Петербурге — 80 см, в Киеве —50 см, Баку —26 см. Город потребляет из окружающей природной среды огромное количество природных ресурсов, а возвращает в нее отходы своей жизнедеятельности, которые накапливаются в биосфере. Загрязнение окружающей среды продуктами жизнедеятель- ности города. Здесь следует выделить несколько проблем: загрязнение воды, твердые городские отходы, загрязнение атмосферы городов, шумовое загрязнение. Загрязнение воды. Использованная городская вода насыщена тяжелыми металлами, остатками нефтепродуктов, фенолами и т. д. В России лидерами по сбросу загрязненных сточных вод за 1997 г. являются: Москва — 2,4 млн м³ (8,7% от общего объема сброса загрязненных вод по Российской Федерации); Санкт-Петербург — 1,5 млн м³ (5,6%); Ангарск — 0,539 млн м³ (1,9%). Водные объекты в местах ниже сброса сточных вод классифицируются как “очень грязные” и “чрезвычайно грязные”. В настоящее время концентрация загрязняющих веществ в сточных водах коммунально-бытового сектора составляет 1 кг/м3 воды. Твердые городские отходы. Проблема переработки твердых городских бытовых и промышленных отходов до сих пор полностью не решена. Только бытовых отходов из Москвы вывозится 15,0 млн м3 в год. Обычный метод накопления городских отходов на свалках не является решением проблемы, так как отходов производится все больше, а мест, где их можно складировать, становится все меньше. Ежегодно такие полигоны занимают в пригородах Москвы не менее 25 га земли. Кроме того, процесс разложения отходов происходит крайне медленно: бумага разлагается 2—10 лет; полиэтиленовая упаковка — 200 лет; пластмасса — 500 лет. Таким образом, проблема уничтожения и переработки отходов является также весьма актуальной. Загрязнение воздушной среды города. В загрязнении атмосферы городов одно из ведущих мест занимает автотранспорт. Во многих городах на выхлопные газы автомобилей приходится 30%, а в некоторых —50% загрязнений воздуха. В Москве за счет автотранспорта в атмосферу поступает около 96% оксида углерода, 33% диоксида углерода, 64% углеводородов. Превышение в 10 раз по целому ряду соединений отмечено в 14 городах, среди которых Братск, Барнаул, Москва, Тюмень и др. Повышенное содержание токсичных веществ в атмосфере городов приводит к тому, что над крупными городами происходит образование смога. Печально знаменитый смог 1952 г. В Лондоне за несколько дней унес более 4 тыс. жизней. Шумовое загрязнение. Город является источником не только вредных и токсичных веществ, но и физических загрязнителей, к числу которых относится шум. Шумовое загрязнение, наряду с перечисленными выше, является также актуальной для города проблемой, так как приводит к повышенным нервным и психическим нагрузкам на городского жителя. Шумовая какофония города складывается из многих факторов: грохота железных дорог, шума заводских цехов, рокота строительной техники и т. д. Под оптимальным шумовым фоном понимают энергию шума 20 децибел (дБ). Городской шум составляет в среднем уровень 30—40 дБ. За последние 10 лет уровень шума в крупных городах поднялся на 5—8 дБ. Таким образом, главная особенность экосистемы города состоит в том, что в нем невозможно экологическое равновесие. Все процессы регулирования потоков веществ и энергии человеку приходится брать на себя. Вопросы для самопроверки Перечислите основные методы очистки газообразных выбросов. Каким образом при помощи строительстве высоких труб достигается рассеяние выбросов в атмосферу? Опишите этапы и способы очистки промышленно-бытовых сточных вод. Раскройте сущность утилизации промышленного мусора. Почему процесс урбанизации опасен для окружающей природной среды. Дайте определение понятию “малоотходное производство”. Какова его цель? Приведите примеры совмещения различных видов производств. Лекция 6. Природные ресурсы и их классификация Природные ресурсы — это совокупность естественных тел, веществ и явлений природы, которые человек использует для достижений целей, направленных на обеспечение своего существования. К ним относятся: воздух, солнце, ветер, вода, земля, лес, естественные строительные материалы, полезные ископаемые и многое другое. Природопреобразующая деятельность людей, явившаяся новой движущей силой развития природы, называется антропогенным фактором. Человек использует отдельные компоненты окружающей природной среды для своих разнообразных целей. Таким образом, эти компоненты становятся ресурсами деятельности человека. Первым признаком классификации природных ресурсов является их вид. Согласно этому признаку они подразделяются на природные явления (например, солнечная энергия, ветер, приливы и отливы океана), животный мир, растительный мир, природные вещества (вода, воздух, почва) и полезные ископаемые (например, нефть, золото, руды). Причем полезные ископаемые могут быть готовыми к потреблению (уголь, драгоценные и отделочные камни, соль) и требующими переработки, синтеза (нефть, руда, синтетические удобрения). Вторым признаком классификации природных ресурсов является их исчерпаемость. По этому признаку их классифицируют как исчерпаемые и неисчерпаемые. Неисчерпаемые природные ресурсы — природные физические явления и тела, количество и качество которых практически не меняется или меняется лишь неощутимо в процессе длительного природопользования. Такими ресурсами являются солнечная энергия, ветровая энергия, энергия движущейся воды, энергия земных недр. Исчерпаемые природные ресурсы — природные физические тела и явления, количество и качество которых существенно изменяются в процессе длительного природопользования. Третий признак классификации — возобновимость исчерпаемых ресурсов. По этому признаку выделяют следующие исчерпаемые ресурсы: возобновимые — способные к самовоспроизводству ( расти- тельный и животный мир, мир микроорганизмов); невозобновимые — образовавшиеся в недрах земли в течение миллионов лет (рудные и нерудные полезные ископаемые, длительное пользование которыми приводит к истощению их запасов, пополнение которых практически невозможно); относительно возобновимые — способные к воспроизводству в темпах, отстающих от темпов потребления (чернозем, деревья большого возраста — секвойя, баобаб, слоновое дерево и др.). П  риродные ресурсы  Исчерпаемые Неисчерпаемые— возобновимые — энергия земных недр — относительно возобновимые — энергия ветра — невозобновимые — энергия воды — энергия Солнца Рис. 2. Классификация природных ресурсов Основные направления рационального природопользования Природопользование — это использование человеком в целях своего жизнеобеспечения веществ и свойств окружающей среды. Природопользование человека проявляется в четырех формах: жизне- обеспечивающей, хозяйственно-экономической, оздоровительной и культурной. Наиболее важной является жизнеобеспечивающая форма природопользования, включающая использование воздуха для дыхания, воды для питья, растительный и животный мир для питания. Хозяйственно-экономическая форма также имеет потребитель- ское для человека предназначение. Субъекты экономики (фабрики, заводы, сельскохозяйственные предприятия ) производят для человека товары народного потребления, используя в той или иной степени природные ресурсы. Оздоровительная форма природопользования выражается в профилактике и лечении заболеваний человека с использованием природных ресурсов (горного воздуха, лечебных грязей, минеральных водных источников и др.). Культурная форма природопользования представляет собой использование красот природы для удовлетворения культурно-познавательных потребностей человека. Формы природопользования осуществляются в двух видах: общего и специального природопользования. Общее природопользование не требует специального разрешения (пользование водой, воздухом). Специальное природопользование осуществляется физическими и юридическими лицами на основе разрешения уполномоченных государственных органов. Рациональное природопользование отличается следующими особенностями: использование природных ресурсов должно сопровождаться их восстановлением; комплексное использование природных ресурсов; вторичное использование природных ресурсов; проведение природоохранных мероприятий; внедрение новейших технологий с целью снижения антропогенной нагрузки на окружающую природную среду. Вопросы для самопроверки 1.По какому признаку компоненты окружающей природной сре- ды можно отнести к природным ресурсам? 2.По каким признакам классифицируют природные ресурсы? 3. Дайте определение исчерпаемым и неисчерпаемым природным ресурсам. 4.Приведите примеры возобновимых, невозобновимых и относительно возобновимых природных ресурсов. 5. Какие формы природопользования вы знаете? Лекция 7. Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов Вода является неисчерпаемым природным ресурсом в общепланетарном масштабе, так как ее общее количество на планете поддерживается постоянным влагооборотом между океаном, атмосферой и сушей земного шара. Вода занимает 70,8% общей поверхности планеты. На долю Мирового океана приходится 97% всех запасов водных ресурсов. Большая часть пресных вод (70%) содержится в ледниках и снежных покровах. На подземные воды приходится 23% запасов пресных вод, следовательно, доступными для использования остаются всего только 7% пресных вод. Ежегодный забор воды в РФ из водных источников для использования составляет 75 млрд м3. Основной проблемой в настоящее время является загрязнение пресных вод различными загрязнителями: пестицидами и ядохимикатами, нефтью и нефтепродуктами, поверхностно-активными веществами. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. В табл. 1 представлены данные о содержании некоторых органических веществ в промышленных водах. Таблица 1 |