Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
44. Основные предпосылки формирования пром. экологии как комплексной научно-технической дисциплины.
Экология – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой в которой они обитают.
С начало экология развивалась как составная часть биологической науки. Современная экология не ограничивается только рамками биологии. Она перешла в междисциплинарную науку, изучающую сложные проблемы взаимодействия человека с окружающей средой.
Противоречия между человеческим обществом и природой накапливались на протяжении всей истории. Вместе с ним они наиболее обострились в конце 19в. в нач. 20в.
Критическая ситуация связана с 2 тенденциями:
- потребление ресурсов Земли, настолько превысило их темпы воспроизводства, что истощение природных ресурсов стало оказывать заметное влияние на мировую экономику и привело к негативному изменению облику планеты.
- отходы, побочные продукты производства и быта загрязняют биосферу, нарушает глобальный круговорот веществ и создают угрозу для здоровья человека.
Для исправлений этих тенденций от общества требуется колоссального усилия, связанной с экологизациейи экономики производства. А для этого нужна новая система знаний в промышленной экологии.
Пром. экология наука изучающая эколого-экономические системы под которыми понимают ограниченную определенной территорией часть техносферы, где природные социальные и производственные структуры и процессы связаны взаимоподдерживающими потоками вещества энергии и информации.
Сущность вопросов, касающихся пром. экологии можно охарактеризовать термином экологизация науки и техники, т.е. разработка и внедрение производства и в последнюю жизнь людей таких технологий, которые обеспечивая высокое качество продукции, сохраняет круговорот веществ и энергии.
Пром. экология определяет границы, за которой превосходство человека становится не возможным. Она мизучает инженерные особенности технологического объекта, а также параметрические характеристики его воздействия на экосистему.
45. Техносфера. Ресурсы техносферы. Понятие техногенеза и его основные черты.
Мировое хозяйство можно рассматривать как быстро растущую реализованную экологическую нишу человечества, т.е. техносферу по многим производственным и потоковым параметрам, она совпадает с биосферой. Поэтому неизбежная конкуренция между активными элементами техно – и биосферы или между общественным, производственным и планитарной биотой.
Техносфера – глобальная совокупность орудий, объектов материальных процессов и продуктов общественного производства, а также пространство геосферы Земли, находящаяся под воздействием производственной деятельности человека и занимая ее продуктами.
В 20 в. человек разделил границы техносферы далеко за пределы биосферы (дальний космос, глубины земной кары), т. е практически все участники живой природы испытали на себе действие техногенеза. По оценкам общественной массы техносферы сопоставимо с биомассой живого вещества со всей биосферы (10-20 т мегатонн).
Т.к. все естественные материальные и энергетические ресурсы использованные человеком называются природными ресурсами, то необходимо разделить их ресурсы биосферы и ресурсы техносферы. Ресурсы биосферы представлены только возобновимыми ресурсами вещества энергией и информацией, находящаяся под контролем живых организмов (раст. и жив. мир)
Ресурсы техносферы – это ресурсы биосферы, а также невозобновимые ресурсы, добываемые в основном из недр земли, которые нужны только человеку.
Техносфера возникла в процессе нескольких тысячелетий техногенеза, которые являются частью истории развития человечества.
С экологической точки зрения это последний по времени этап эволюции, обусловленный деятельностью человека и вносящие вещества в природу, которые изменяют и нарушают функционирование биосферы.
Главным слагаемым техногенеза является технический прогресс и экологический рост.
46. допустимая экологическая нагрузка на ОС. Основные признаки экологического кризиса.
Для определения стратегии регулирования качества природной среды и для организации управления различными процессами в целях оптимизации отношений человека с природой необходимо прежде всего знать допустимые уровни загрязнений приролдной сред как для человека, так и для популяций животных, растений и экосистем в целом. Понимание этого вопроса позволит определить какому качеству среды нужно стремиться и к какому качеству можно допустить.
Качество среды – это степень соответствия природных условий потребностям живых организмов. Высокое качество природной среды для экосистемы означает:
В качестве критериев оценки состояния природных и природно-антропогенных систем выступает наиболее существенные показатели, состояние природной среды, экономических и социальных условий, при этом интегральным критериям отдается предпочтение оптимальным считать сочетание обобщенных и частных показателей. В качестве примера частных критериев явл санитарно-гигиенические показатели. К обобщенным показателям качества среды относят ландшафтные критерии, которые основаны на представлениях о емкостях ландшафта структурной сложности и степени нарушенности.
Выделяют следующие границы качества среды:
1. благополучное состояние – хар-ся тем, что экосистема должна соотв-ть след-м требованиям:
А) продукция на всех трофических уровнях д.б. высокой. Превышение фито- над зоомассой не д.б. резко выраженной.
Б) стр-ра экосистемы д. способствовать его стабильности в широком диапазоне внешних условий.
В) скорость биол очищения самой экосистемы д.б высокой за счет интенсивного круговорота в-ва и потока энергии.
Г) неблагополучное состояние хар-ся отклонением экосистемных параметров (видовое разнообразие, спектр жизненных форм, интенсивность продукционно-десруктивных процессов и биологического круговорота в целом.). от нормального развития вне нарушенных условиях. Наиболее показательными критериями неблагоприятного состояния явл увеличение отношений продукций к биомассе, биомассы консументов к биомассе продуцентов, сокращение видового разнообразия.
Д) кризисное состояние экосистем хар-ся нарушением сбалансированного состояния как известно сукцессия начинается с несбалансированного сообщества. Сбалансированное состояние экосистемы, которая достигается ч/з ряд промежуточных сравнительно не долговечных стадий сукцессий, который наз-ся КЛИМАКСОМ – это функциональная стадия сукцессии наиболее соответствующая экологическим хар-ом данной местности. Климакс теоретически д.б постоянным во времени и существовать до тех пор пока не нарушат сильные внешние возмущения. Дисбаланс и дестабилизация экосистемы это и есть кризисное состояние.
Кризис может иметь как обратимый так и необратимый хар-р. В случае, когда уровень внешних воздействий превысит регенерационные возможности экосистемы, восстановление климаксовой стадии становится невозможным и она переключается на иной путь развития. Если регенерация возможна, то климаксовая стадия восстанавливается. В этом случае можно говорить о преодолении кризиса.
Под допустимым воздействием ан природную среду следует понимать воздействие Складывающихся из отдельных однородных и разнородных факторов, которые не влияют на качество ОС, или изменяет ее в допустимых пределах, т.е. не разрушая существенную экосистему и не вызывает неблагоприятных последствий у важнейших популяций.
Максимальный уровень допустимых воздействий наз-ся – ПДВ.
ДОПУСТИМЫЕ МЕРЫ ОТКЛАНЕНИЯ ОТ НОРМАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭКОСИТЕМЫ СЧИТАЮТСЯ такие отклонения, которые со временем м.б. ликвидированы самой системой. Превышение критических значений состояния ведет к разрушению или подавлению данной системы. Не всегда можно идентифицировать воздействие на нагрузку. Внешняя конц какого-либо в-ва в среде обитания, какого-либо орган-ма явл фактором воздействия, а не нагрузкой на данный организм.
НАГРУЗКА БУДЕТ ЗАВИСИТЬ ОТ ВРЕМЕНИ ПРЕБЫВАНИЯ ОРГАНИЗМОВ В ПРИРОНОЙ СРЕДЕ ПУТЕМ ПОСТУПЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В ОРГАНИЗМ И ДРУГИХ ФАКТОРОВ.
Т.о нагрузку можно рассматривать как степень воздействия на организм или элемент биосферы. Широком смысле понятие нагрузки на О.С трактуется как соотношение силы антропогенных воздействий и степени восстановительных способностей природы за допустимую пригимают такую нагрузку, которая не вызывает не желательных последствий изменений у организмов и экосистем а также не приводит к ухудшению качества природной среды.
Максимальный уровень допустимых нагрузок назыв-ся ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ (ПДЭН).
Допустимые воздействия должны соответствовать допустимой нагрузки.
Понятие допустимые воздействия и допустимые нагрузки не однозначны. Какие пределы можно считать допустимыми, зависит от того какими целями задается человек, присознательном или не намеренном воздействии на ОС. Все экол-ие с-мы с экол-й т.з. можно разделить на 3 категории:
1. уникалиные (заповедные
- исключается выпадение любого биол-го вида.
- широко растрастраненные естественные экосистемы (должны собл-ся основные требования, сохранение экосистем и высокого качества ОС, но возможные некоторые частичные изменения.
- сильно-преобразованные (искусственные) экосистемы – возможны любые обоснованные антропогенные изменения в соответствии с намечаемыми целями.
Особенностью определения допустимой нагрузки на экосистему явл то, что критическим звеном всей экологической с-мы может оказаться какой –либо вид очень чувствительный к данному воздействию. Допустимая нагрузка на экосистему в целом будет определятся нагрузкой на этот вид. Для определения ПНД необходимо определить устойчивость и резерв экол-ой с-мы.
Экологическая устойчивость – способность экосистемы долгое время противостоят возмущающим факторам без вымирания или деградации отдельных компонентов с-мы.
За меру устойчивости экосистемы принимают ее разнообразие (видовые, ландшафтные). Чем большее разнообразие, тем выше устойчивость , т.к вероятность присутствия в системе видов, приспосабливается к изменяющимся условиям, высокая.
Индексы видового разнообразия широко используются в с-ме биоиндефикации, качество водных и наземных сред признаком неустойчивости явл наличие критического звена, или критической связи в экосистеме.
При общей существующей устойчивости, нарушение критической связиили выпадения критического звена может привести к нарушению или гибели всей с-мы.
Понятию экологической устойчивости близкое понятие экологической емкости природной среды, под которой понимают ее потенциальную способность перенести ту или иную антропогенную нагрузку дез нарушения экологических функций.
Экологический резерв …. – это различие между предельно-допустимым и фактическим состоянием с-мы. При прочих равных условиях резерв будет тем больше, чем менее отличается фактическое состояние от нормального.
47. Экологические подходы к нормированию антропогенных нагрузок. Глобальный антропогенный материальный баланс.
Из 120 Гт минерального сырья ископаемого топлива и биомассы используемых за год мировой экономикой, только 9 Гт (7,5%) преобразуется в материальную продукцию в процессе производства, из которой 7,4 Гт (80%) вновь возвращается в производство, только 1,6 Гт составляет личное потребление людей, 2,3 этой массы относят к продуктам питания. Из ОС люди потребляют 3,6 Гт питьевой воды и 1,2 Гт кислорода. Возвращая в атмосферу 1,6 выдыхаемого углекислого газа и паров воды, сбрасывая в водоем жидких и на поверхность земли 0,8 Гт природных отходов.
Материальный баланс человечества необычайно велик, но в целом вписывается в биотический круговорот веществ.
Наиболее существенные проблемы связаны с мировым производством. Общая масса отходов современного производства составляет не более 140 Гт в год, из которых 35 Гт (25%) выбрасывается в атмосферу, 5 Гт (11%) сливается со точными водами в водоемы, 90 Гт (64%) поступает на поверхность земли.
Наиболее серьезное вмешательство человечества в биосферный обмен органических веществ и круговорот углерода.
Существенным отличием техногенного круговорота от биотического является то, что он существенно разомкнут как в количественном так и в качественном отношении.
СХЕМА.
48. особенности взаимодействия человеческого общества и природы. Виды воздействия человека на окружающую природную среду.
Антропогенное воздействие деятельность, связанная с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и др интересов человека и вносящую физ., хим., биол., и др изменения в ОС. Воздействие человека на биосферу приводит к 4 формам:
- изменение структуры земной поверхности (создание водохранилища);
- изменение состояния биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие природных ресурсов);
- изменение энергетического и теплового баланса планеты (парниковый эффект, сброс сточных вод);
- изменения, вносимые в биоту, в результате истребления отдельных видов растений и животных, создание новых пород животных и видов растений, перемещение их на новые места обитания.
Все явления в биосфере, вызванные в антропогенными факторами развиваются по принципу цепной реакции, и последствия от них трудно предсказуемые. Основная Мааса антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, но существующие воздействия стихийные, непроизвольные , имеющие характер последствий. Экологические последствия антропогенных воздействий, делятся на положительные (рекультивация земель), и отрицательные – истощение запасов пресных вод, исчезновение отдельных видов.
Главными и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение.
Загрязнение – это поступление в ОС любых твердых, жидких, газообразных веществ в виде энергии, организмов в количествах вредных для здоровья человека, животных состояние растений и экосистем.
По объектам загрязнения различают:
- загрязнение атмосферного воздуха;
- загрязнение поверхностных и подземных вод;
- загрязнение почв;
- загрязнение околоземного космического пространства
По происхождению выделяют:
- естественные(природные) загрязнение, которое возникает в результате природных процессов (извержение вулканов)
- антропогенное загрязнение.
По масштабу и распространению загрязнения могут быть:
- локальные, то есть наблюдаются на сравнительно не больших территориях, вокруг населенных пунктов, предприятий;
- региональные, охватывают территорию нескольких государств;
- глобальные – загрязнения обнаруживаются на любой точки планеты.
По видам загрязнения бывают:
= Ингредиентное (хим) внесение хим веществ в ОС, которое количественно или качественно нужны или несвойственны естественным экосистемам;
= параметрические (физ) – связана с изменением качественных параметров ОС (шумовое, ветровое);
= биоценотическое – заключается в воздействии на состав и структуру живых популяций, составляющих экосистему (браконьерство);
= ландшафтное – изменение ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов, осушение земель).
Последнее загрязнение в ОС классифицируется по следующим аспектам:
= медико-социальное – т.е. воздействие деградирующей среды на здоровье человека;
= экономический – связан с влиянием загрязнений среды на общественное производство и его конечные результаты;
= экологический – связан с нарушением процесса протекания естественных природных явлений;
= духовно-эстетический – т.е. влияние деградирующей среды на духовное состояние и эстетическое восприятие людей.
50. классификация мониторинга антропогенных изменений.
|
принципы классификации |
Существующие системы (подсистемы мониторинга) |
|
Универсальные с-мы |
Глобальный мониторинг, включающий фоновый, национальный мониторинг, межнациональный мониторинг (мониторинг транс граничного переноса загрязняющих веществ) |
|
Реакция основных составляющих биосферы |
Геофизический, биологический, экологический мониторинги |
|
Различные среды |
Мониторинг антропогенных изменений в атмосфере, гидросфере, почве, биоте |
|
Факторы и источники воздействия |
Мониторинг источников загрязнения, ингредиентный мониторинг |
|
Острота и глобальность проблемы |
Мониторинг океана, азоносферы |
|
Методы наблюдений |
Мониторинг по физическим, биологическим, химическим показателям, спутниковый мониторинг |
|
Системный подход |
Экологический мониторинг, медико-биологический, климатический. |
В рамках глобального (биосферного мониторинга) ведется наблюдение за за следующими параметрами:
= геофизические характеристики (геомагнетизм)
= солнечная радиация, содержание в атмосфере азона, парниковых газов, аэрозолей, мировой водный баланс, глобальный круговорот воды, радиоактивность, трансграничный перенос загрязняющих веществ. При решении задач биосферного мониторинга, используются данные, существующих сетей наблюдений гидрометиологических санитарно-гигиенических, эпидемиологических, рыбо-хозяйственных, сейсмических и других.
Национальный мониторинг называют систему мониторинга в рамках одного государства. Такая система отличается от глобального мониторинга не только масштабами, но и тем, что основной задачей ее является получение информации и оценки состояния окружающей среды в национальных интересах.
51. Геофизический и биологический мониторинг окружающей среды.
Геофизический мониторинг – наблюдение за абиотической составляющей
Биологический мониторинг – наблюдение за биотической составляющей
К геофизическому мониторингу относят:
- определение реакций абиотической составляющей
- определение состояния крупных систем (погода, климат)
- мониторинг необходимых данных для интерпретации данных о загрязнений
- определение метеорологических и гидрологических характеристик среды.
- мониторинг элементов на живой составляющей биосферы (здания, конструкции)
Основной задачей биологического мониторинга является определения состояния биотической системы биосферы ее отклика реакции на антропогенное воздействие, определение функций состояния и ее отклонение от нормального естественного состояния на разных уровнях.
В этой подсистеме мониторинга выделяют следующие наблюдения:
= за состоянием здоровья человека воздействием ОС на человека, (медико-биологический мониторинг или санитарно-гигиенический мониторинг)
= за важнейшими популяциями, как с т.з. существования экосистемы, характеризуется своим состоянием благополучия другой экосистемы, так и с т.з. хоз –й ценности
= за наиболее чувствительными к данному виду воздействия популяции или за «критическими популяциями» по отношению к данному воздействию.
= за популяциями-индикаторами
= наблюдение возможных изменений наследственных признаков у различных популяций (генетический мониторинг).
Экологический мониторинг явл-ся комплексной с-мой мониторинга и включает в себя биологические и геофизические аспекты. В качестве подсистем он включает мониторинг природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира и др необходимым условиям успешного функционирования экологического мониторинга, является требованием, чтобы в качестве конечного итога выступала оценка и прогноз, состояние экосистем, оценка экологического равновесия в экосистемах.
Важно с т.з. практических действий при организации мониторинга в любых масштабах является мониторинг загрязняющих веществ и др факторов воздействия в различных средах.
Мониторинг в различных средах включает:
= мониторинг приземного слоя атмосферы, верхней атмосферы, мониторинга атмосферных осадков, мониторинг гидросферы, поверхностных вод суши, вод океанов и морей, подземных вод.
- мониторинг литосферы.
= мониторинг факторов воздействия
- мониторинг различных загрязнителей
- мониторинг физических факторов воздействия (Эл. Магнитное, тепловое)
= мониторинг источников загрязнения
- мониторинг источников
- точечные стационарные
- точечные передвижные
- пространственные (площадные)
- линейные (линии Эл передач).
= по масштабам воздействия
- пространственные
- временные
- на различных биологических уровнях
В настоящее время существует ряд проблем глобального характера, имеющих важное значение для всего человечества в связи с возможными серьезными негативными последствиями.
В связи с этим организуются специальные системы для наблюдений и изучения эффектов антропогенных воздействий на океан (мониторинг океанов), азоносферу (мониторинг азоносферы), климат (климатический мониторинг).
53. Основные задачи экологического мониторинга состояния природной среды.
Экол-ий мониторинг явл-ся комплексной подсистемой мониторинга биосферы.он включает наблюдения, оценку и прогноз изменения в абиотической и биотической составляющих экосистем, вызываемых антропогенными воздействиями. Конечным итогом экологического мониторинга д.б. оценка и прогноз состояния экосистем, оценка экологического равновесия в экосистемах. Особое значение экологич-й мониторинг им-т для глобальных оценок и прогнозирования в ОС, поэтому в глобальной с-ме мониторинг ОС, экологическому мониторингу отводится важная роль.
Экологический мониторинг связан с 2 задачами глобальной с-мы МОС:
Для правильной оценки воздействия на ОС в экологическом мониторинге важно правильно определить критерии ответных реакций. Например для оценки воздействия на наземные экосистемы в крупных масштабах м.б. использована информация об изменении площади тропических и листвееных лесов, заболачивание земли в качестве индикаторов сдвигов в гидрологических циклах. В качестве интегральных показателей, характеризующих изменение в экологическом равновесии предложено использовать следущее:
- сбалансированность биол продуктивности,
- скорость образования биол продукции,
- интенсивность круговорота биогенных веществ.
На ряду с возможным изменением, состояние экосистем в целом важно обращать внимание на реакции биол-их системна антропогенные воздействия, на уровне организмов, популяции, сообщества. Пи этом необходимо тщательно изучать уровни различных воздействий миграцию и трансформацию загрязнителей. Для решения задач экологического мониторинга, можно сформировать следующие подходы:
- выявление индикаторов состояния ОС, которые отражают изменения в экосистеме, связанные с воздействием загрязняющих веществ.
- определение зависимости «доза-ответная реакция»
- анализ путей и процессов трансформации, включение в круговорот загрязнителей в экосистемах.
Для этих целей можно использовать итоги хим-х и биол-х измерений.
В экологическом мониторинге в качестве откликов и реакций экосистем на антропогенные воздействия можно использовать след-е примеры:
- наблюдение за показателями, хар-е эвтрафикацию водоемов , наблюдение за рН в водоеме, закисление почвы кислотными дождями приводит к изменении подвижности, это прежде всего изменение микрофлоры, уменьшение скорости разложения орг-х соед-й.
Кислотные осадки, попадая на кору деревьев повреждают лишайники, что может привести к нарушению азотного баланса.
Задачей экологического мониторинга явл-ся – наблюдение за факторами воздействия и откликами экосистемы и целью оценки наблюдаемых изменений в биосфере, связанных с этими воздействиями в настоящим и будущем на разных уровнях воздействия. Следует отметить, что для решения этой задачи нельзя пренебрегать каким-либо уровнем воздействия, т.к. без этих данных невозможно составить прогноз и оценку в глобальном масштабе. Для успешного решения задач экологический мониторинг необходимо правильно выбрать наиболее представительнее элементы экосистемы, признаки и отличия. Этого можно достичь лишь изучив хар-р отклика элементов биосферы на антропогенные факторы воздействия.
54. Локальный мониторинг состояния окружающей среды
Локальный мониторинг проводится с целью наблюдения за состоянием окружающей среды в районах расположения и влияния источников вредного воздействия на окружающую среду.
Экологические службы предприятий – объектов локального мониторинга осуществляют наблюдения за выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросами сточных вод в поверхностные водоемы, а также за качеством поверхностных вод в местах сбросов сточных вод в водные объекты и состоянием подземных вод и земель в районах влияния своих предприятий. Контрольные проверки мониторинговых данных осуществляют аналитические лаборатории территориальных органов Минприроды.
Система локального мониторинга представляет собой сложную многоцелевую и многокомпонентную информационную систему, которая организуется в соответствии с Инструкцией о порядке проведения локального мониторинга окружающей среды юридическими лицами, осуществляющими эксплуатацию источников вредного воздействия на окружающую среду», утвержденная Постановлением Минприроды Республики Беларусь от 1. 02. 2007 г. №9.
Локальный мониторинг осуществляется с целью получения полной, достоверной и сопоставимой информации о влиянии источников загрязнения на окружающую среду.
Задачи:
- организация систематического экологического контроля и наблюдений за состоянием источников воздействия на окружающую среду;
- контроль за соблюдением нормативных параметров технологических процессов;
- обобщения данных наблюдений, в том числе для разработки мероприятий по снижению отрицательного влияния источников антропогенного влияния на окружающую среду;
- оценки и прогноза уровней загрязнения окружающую среду;
- оперативного выявления опасных уровней загрязнения окружающую среду;
- оценки эффективности природоохранных мероприятий;
- обеспечения органов местного и государственного управления достоверной экологической информацией о влиянии источников загрязнения на окружающую среду для принятия управленческих решений;
- предоставления объективной информации средствам массовой информации, общественным организациям и движениям, населению.
Перечень объектов народного хозяйства – пунктов наблюдений локального мониторинга – утверждается Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь.
Основные принципы организации и проведения локального мониторинга окружающей среды:
При организации локального мониторинга на предприятии необходимо:
Наблюдения выполняются в непрерывном режиме средствами автоматизированного контроля, а также силами аккредитованных и аттестованных ведомственных и производственных лабораторий при контроле со стороны органов Минприроды и при обеспечении методического и методологического единства информации.
Воздух как объект анализа
Создание эффективных программ регулирования качества атмосферного воздуха требует адекватной оценки её наблюдаемого состояния и прогноза изменения этого состояния. Получение такой информации является задачей системы мониторинга загрязнений атмосферы, испытывающей антропогенное воздействие. Информация, характеризующая состояние атмосферы и факторы воздействия, полученная в результате наблюдений или прогноза, оценивается с помощью специально разработанных критериев. Оценка позволяет выбрать оптимальные условия, определить направление использования экологических резервов. Для правильной оценки уровня загрязнений и вызываемых ими эффектов необходимо знать первоначальное состояние атмосферы и первоначальный уровень её загрязнения, относящийся к периоду, предшествующему началу заметного антропогенного влияния на окружающую среду. При изучении влияния антропогенных воздействий на атмосферу следует определить также фоновое состояние атмосферы в настоящее время в местах, удалённых от локальных источников выбросов. Для выполнения этой задачи организуется сеть специальных станций наблюдения в биосферных заповедниках. Система наблюдений строится на основе точечных измерений (наблюдения в отдельных пунктах, в том числе дистанционные) и площадных съёмок с получением интегральных показателей. Неоценимый вклад в эту информацию вносит использование спутниковых систем.
При организации системы мониторинга атмосферы учитывают следующие особенности воздуха как объекта анализа:
54. Локальный мониторинг состояния окружающей среды.
Локальный мониторинг (ЛМ) входит в состав Национальной системы мониторинга окружающей среды в Республике Беларусь и проводится в соответствии с Инструкцией о порядке проведения локального мониторинга от 1.02.2007 №9.
Объекты ЛМ:
1)выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух стационарными источниками;
2)сбросы сточных вод в водные объекты;
3)поверхностные воды в районе расположения источников сбросов сточных вод;
4)подземные воды в районе расположения выявленных или потенциальных источников их загрязнения;
5)земли (включая почвы) в районе расположения выявленных или потенциальных источников их загрязнения.
Методическое руководство проведением ЛМ осуществляется Минприроды, областными и Минским городским комитетами природных ресурсов и охраны окружающей среды. Испытания осуществляются аккредитованными лабораториями.
Перечень параметров, по которым проводятся наблюдения, устанавливается территориальными органами Минприроды для каждого конкретного объекта с учетом характера источника вредного воздействия. Установленные перечень параметров и периодичность проведения наблюдений указываются в карточке ЛМ.
При проведении локального мониторинга природопользователь должен иметь:
-карточки ЛМ;
-карту-схему расположения источников вредного воздействия с указанием мест проведения испытаний и отбора проб;
-план-график проведения наблюдений, утвержденный природопользователем и согласованный с территориальным органом Минприроды;
-сведения о лаборатории, выполняющей испытания при проведении ЛМ;
-акты отбора проб и протоколы испытаний при выполнении испытаний лабораториями.
Сбор первичных данных ЛМ осуществляется территориальными органами Минприроды. Природопользователи представляют территориальному органу Минприроды первичные данные ЛМ на бумажном и электронном носителях.
Первичные данные ЛМ, объектами наблюдения которого являются выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросы сточных вод и поверхностные воды, представляются ежемесячно не позднее 15-го числа следующего месяца. Первичные данные ЛМ, объектами наблюдения которого являются подземные воды и земли, представляются в течение месяца после проведения наблюдений.
ЛМ, объектом наблюдения которого являются выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, проводится природопользователями в обязательном порядке на стационарных источниках выбросов.
Перечень параметров и периодичность проведения наблюдений ЛМ, объектом наблюдений которого являются выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, устанавливаются территориальными органами Минприроды с учетом мощности стационарного источника и уровня его вредного воздействия на атмосферный воздух, но не реже одного раза в месяц.
ЛМ, объектом наблюдения которого являются сбросы сточных вод в водные объекты, проводится природопользователями, осуществляющими эксплуатацию источников постоянных сбросов сточных вод в водные объекты непосредственно либо через системы коммунальной дождевой канализации, выпуски которых в водные объекты не оборудованы очистными сооружениями.
Наблюдения при проведении ЛМ, объектом наблюдения которого являются сбросы сточных вод и поверхностные воды, осуществляются:
-в месте выпуска сточных вод в водный объект или в систему ливневой канализации;
-в контрольном створе водного объекта, расположенном выше по течению источника сброса сточных вод (фоновый створ);
-в контрольном створе водного объекта, расположенном ниже по течению источника сброса сточных вод.
Отбор проб сточных вод осуществляется в течение одного дня со следующей периодичностью в зависимости от характеристики сбросов:
-для нормативно-очищенных сточных вод с суммарным расходом 30 тыс.куб.м/сутки и более, а также для неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод независимо от расхода сбрасываемых сточных вод - не реже 4 раз в месяц;
-для нормативно-очищенных сточных вод с расходом менее 30 тыс.куб.м/сутки, а также нормативно-чистых сточных вод - не реже 2 раз в месяц.
ЛМ, объектом наблюдения которого являются подземные воды, осуществляется на:
- объектах обезвреживания отходов и размещения отходов с площадью размещения более 25 кв.м и (или) объемом размещаемых отходов более 50 куб.м;
- очистных сооружениях мощностью 50 тыс.куб.м/сутки и более, имеющих иловые площадки и площадки хранения осадка;
- животноводческих комплексах, имеющих земледельческие поля орошения;
- нефтехранилищах, нефтеперерабатывающих предприятиях;
- других объектах, оказывающих вредное воздействие на подземные воды.
ЛМ, объектом наблюдения которого являются подземные воды, проводится на пунктах наблюдений, включающих наблюдательные скважины и колодцы.
Проведение наблюдений ЛМ, объектом наблюдения которого являются подземные воды, осуществляется 1 раз в квартал в первый год проведения наблюдений и 1 раз в год в период спада весеннего половодья в последующие годы согласно плану-графику проведения наблюдений, если иная периодичность не предусмотрена Минприроды или его территориальными органами.
ЛМ, объектом наблюдения которого являются земли, осуществляется природопользователями, чья деятельность связана с эксплуатацией выявленных или потенциальных источников химического загрязнения земель, с целью оценки их воздействия на земли.
Проведение ЛМ, объектом наблюдения которого являются земли, осуществляется на землях в районе расположения источников вредного воздействия на них, не занятых зданиями, сооружениями, дорожным и иным искусственным покрытием. Наблюдению подлежит в первую очередь верхний почвенный горизонт глубиной от 0 до 20 см.
Места отбора проб почв для проведения локального мониторинга, объектом наблюдения которого являются земли, устанавливаются природопользователем по согласованию с территориальными органами Минприроды на основании результатов предварительного обследования в зависимости от характера и с учетом расположения источников химического загрязнения, особенностей рельефа местности и возможных путей миграции загрязняющих химических веществ и др.
Количество мест отбора проб почв устанавливается в зависимости от площади подвергающихся химическому загрязнению земель:
до 0,5 га - не менее 2 мест отбора проб;
от 0,5 до 1 га - не менее 5 мест отбора проб;
от 1 до 10 га - не менее 8 мест отбора проб;
от 10 до 100 га - не менее 15 мест отбора проб;
от 100 и более га - не менее 20 мест отбора проб.
Отбор пробы почвы осуществляется путем смешивания точечных проб, отобранных методом конверта на пробной площадке размером не менее 5 x 5 метров.
Периодичность проведения наблюдений локального мониторинга, объектом наблюдения которого являются земли не реже одного раза в три года. Наблюдения за состоянием земель могут проводиться в любой период года, за исключением периода промерзания почвы.
56. Применение газовой хроматографии в анализе загрязнений окружающей среды.
Хроматография – это физ.-хим. метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами: подвижной и неподвижной.
Неподвижной фазой служит твердое вещество или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество. Подвижная фаза – жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу.
Газовая хроматография – это метод разделения летучих соединений. В качестве подвижной фазы выступает инертный газ (газ-носитель)(водород, азот, гелий, аргон и др.). Газ носитель не взаимодействует с разделяемыми веществами и неподвижной фазой. Он должен быть чистым, иметь низкую стоимость и обеспечивать разделение анализируемых веществ.
Качественный анализ в хроматографии проводится по времени удерживания, т.е. времени от момента ввода пробы, до выхода максимума пика. Каждое соединение имеет свое определенное время удерживания, независящее от присутствия других компонентов.
Количественный анализ основан на измерении различных параметров пика, зависящих от концентрации разделяемых веществ (высоты, ширины, площади пика).
Основными узлами хроматографа являются: хроматографическая колонка (происходит разделение компонентов сложной смеси), детектор и регистратор.
Достоинства газовой хроматографии: быстрое разделение смесей, высокая чувствительность, хорошая воспроизводимость результатов, быстрота проведения анализа, возможность проведения анализа твердых, жидких и газообразных образцов, для анализа надо небольшое количество образца.
Недостатки: при проведении качественного анализа пробы и эталона (стандарта) должны быть одинаковые условия, у многих веществ характеристика пика близки между собой, существенное влияние оказывает температура.
Газовая хроматография применяется для определения содержания пестицидов и удобрений в воде и почве, оксидов азота и серы, органических соединений в воздухе и др.
58 Электрохимические методы. Потенциометрический метод в анализе загрязнений воздуха.
Электрохимические методы подразделяются на полярографический, кулонометрический, кондуктометрический, потенциометрический.
Потенциометрия – метод анализа основанный на измерении потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор, изменяющийся в результате химических реакций и зависящий от температуры и концентрации раствора.
Потенциометрические методы можно разделить на прямую потенциометрию (ионометрию) и потенциометрическое титрование.
Для потенциометрического метода обычно собирают гальванический элемент, на одном из электродов которого протекает электрохимическая реакция с участием определяемого иона или иона, реагирующего с определяемым. Потенциал данного электрода зависит от концентрации (активности) определяемого иона, такой электрод называется индикаторным. Индикаторный электрод должен быть обратим по отношению к определяемым ионам или к ионам прибавляемого реагента. Потенциал второго электрода, электрода сравнения, не зависит от концентрации (активности) определяемого иона, постоянен во времени и его значение известно.
Разность потенциалов в таком гальваническом элементе измеряется компенсационным методом, когда ЭДС исследуемого элемента точно компенсируется внешним источником напряжения и через элемент ток практически не проходит, и, следовательно, в системе не протекают процессы, ведущие к заметным химическим или концентрационным изменениям за счет электролиза.
Метод прямой ионометрии основан на измерении разности потенциалов индикаторного электрода и электрода сравнения, значения которой (разности потенциалов) зависит от активности (концентрации) определяемых ионов. Ионометрический метод позволяет определить активность некоторых ионов в присутствии других ионов. Для этого используют ионоселективные электроды, которые представляют собой электрохимические полуэлементы, в которых разность потенциалов на границе раздела фаз «электродный материал – электролит» обратимо зависит от активности определяемого иона в растворе.
С помощью ионометрии можно оценить активность свободных ионов и определить количественное распределение данных ионов между их различными химическими формами.
Достоинствами ионометрического анализа являются: простота, быстрота определения, невысокая стоимость оборудования, возможность проведения анализа в мутных и окрашенных средах.
Недостатками ионометрического анализа являются: недостаточная селективность, требующая предварительной обработки пробы или применения маскирующих агентов; дрейф потенциала, зависящий от температуры и приводящий к необходимости вторичной калибровки.
Потенциометрический метод титрования основан на фиксировании точки эквивалентности по резкому изменению потенциала электрода, реагирующего на изменение активности того или иного компонента или продукта реакции.
При добавлении раствора реагента, взаимодействующего с анализируемым веществом, активность потенциалопределяющих ионов меняется. Вследствие этого изменяется и значение измеряемой ЭДС. Зависимость измеренной в ходе титрования ЭДС от объема добавленного раствора реагента (титранта) изображают графически. Такую графическую зависимость называют кривой потенциометрического титрования.
В точке эквивалентности количество реагента, добавленного в титруемый раствор, строго эквивалентно количеству определяемого вещества.
Достоинства потенциометрического титрования:
Недостатки потенциометрического титрования:
Основными частями потенциометрической установки являются:
Потенциометрические методы применяются на практике экологического мониторинга. Наиболее часто метод прямой потенциометрии используют для определения рH растворов. Ионометрия с применением ионоселективных электродов позволяет прямо определять большое количество ионов в примесях (Cl-, Br –,I–,NO3– , ClO4–, S2–, и др.). Также с помощью ионоселективных электродов можно определять такие ионы, как Cu2+, Na+, K+, F-, Ca2+ и жесткость воды. Ионоселективные электроды используют при анализе вод (поверхностных, морских, подземных, питьевых, сточных), атмосферы и почв.Используют его и для определения ионов аммония и газообразного аммиака, некоторых металлов, ПАВ.
59. Применение колориметрии, люминесцентного анализа в контроле качества окружающей среды.
Фотоколориметрический анализ основан на сравнении интенсивности окрасок исследуемого раствора и стандартного раствора определенной концентрации.
В фотоколориметрии используют фотоэлектроколориметры, в каждом которых имеется несколько основных узлов. Такими узлами являются:
1 2 5 3 4 1-источник света (вольфрамовые лампы
накаливания, газонаполненные лампы, штифт Нернста и глобар)
2-монохроматизатор света – устройство для получения света с заданной длинной волны. В качестве монохроматизатора используют светофильтры и призмы.
Действие абсорбционных светофильтров основано на том, что при прохождении света через тонкий слой вследствие поглощения происходит изменение величины и спектрального состава проходящего светового потока. Призмы позволяют получать свет высокой монохроматичности в широкой области длин волн.
3-кювета с исследуемым веществом.
4-приемник света, в качестве которого используют фотоэлементы и фотоумножители. Фотоэлемент преобразует энергию излучения в электрическую. Возникающий электрический ток измеряют чувствительным гальванометром.
5-оптическая система, состоящая из линз, призм и зеркал, которая служит для создания параллельного пучка света, изменения направления и фокусировки света, а так же для уравнивания интенсивности световых потоков. В спектрофотометрии оптическая система включает устройство выделения спектрального интервала.
Количественный анализ в фотоколориметрии основан на законе светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера: I=I0*10-εcl, где I0,I - интенсивность потока света, падающего и прошедшего через раствор, ε - коэффициент поглощения, который не зависит от концентрации С, а зависит от длины волны и природы вещества, l - толщина поглощающего слоя.
Функциональная зависимость между оптической плотностью раствора D и концентрацией С может быть установлена графически. Для этого предварительно готовят серию растворов определяемого вещества различной концентрации, измеряют значение D этих растворов и по полученным данным строят кривую зависимости D=f(C). По полученному градуировочному графику, определив значение Dx, можно найти концентрацию определяемого вещества.
Достоинством фотоколориметрического метода измерения интенсивности окраски является быстрота и легкость определения при высокой их точности.
Недостатки: 1) измерения нужно проводить через строго определенный интервал времени; 2) на точность определения могут оказывать влияние окрашенные органические вещества.
Фотоколориметрический метод используется для определения концентрации SO2, озона и фотооксидантов в атмосферном воздухе; нитратов в природных и сточных водах и др.
Люминесценция – это свечение атомов, молекул, ионов, и других более сложных комплексов возникающее, в результате электронного перехода в этих частицах при их возвращении из возбужденного состояния в нормальное. От излучения нагретых тел она отличается своей неравновесностью: люминесценция практически не использует тепловую энергию излучающей системы, поэтому ее часто называют холодным светом.
При поглощении кванта света электрон переходит с основного уровня на более высокий, соответствующий возбужденному состоянию. Возбужденные состояния – короткоживущие, поскольку они теряют свою электронную энергию. Возбужденные молекулы переходят в основное состояние, испуская свет.
Процессы высвечивания, прекращающиеся практически одновременно с прекращением возбуждения, называют флуоресценцией, а продолжающиеся заметное время после прекращения возбуждения – фосфоресценцией.
Явление выделения света молекулами или атомами, предварительно возбужденными за счет энергии химической реакции, называют хемилюминесценцией. Хемилюминесценция наблюдается лишь в том случае, если в растворе происходят элементарные экзотермические акты, энергия которых больше 170 кДж/моль.
Преимуществом хемилюминесценции являются низкие пределы обнаружения 10-10- 10-4 г/мл при конечном объеме 2-5 мл, достаточная точность определения, экспрессность, простота аппаратуры. Недостатком метода является малая селективность реакций, но варьирование условий определения и применение маскирующих агентов часто позволяет устранить этот недостаток. Так же недостатком является то, что большинство реакций протекает с выделением тепла и только в некоторых реакциях часть энергии выделяется в виде света.
Когда говорят о люминесцентном методе анализа, под этим обычно понимают фотолюминесценцию. Различают обычно две группы методов: анализ по непосредственному наблюдению люминесцирующего материала и анализ, основанный на переведении определяемого компонента в люминесцирующее соединение. В обоих случаях необходимо перевести определяемый компонент в соединение, которое, возможно, более сильно поглощает свет. Для люминесцентного анализа эту реакцию можно использовать только в том случае, если значительная часть поглощенной энергии выделяется не в виде тепла, а в виде света. Естественно, что это явление более редкое, поэтому общее число люминесцентных методов меньше, чем фотометрических. В то же время люминесцентные методы при некоторых условиях более чувствительны по сравнению с фотометрическими.
Для качественного анализа используют собственную люминесценцию, а так же реакции образования комплексных соединений неорганических ионов с органическими реагентами, в результате чего появляется люминесценция. В качественном анализе можно так же использовать изменение цвета или тушение люминесценции под действием обнаруживаемого вещества. Явление тушения люминесценции заключается в том, что при увеличении концентрации разбавленных растворов вещества люминесценция возрастает сначала пропорционально концентрации, а далее увеличение интенсивности люминесценции «отстает» от увеличения концентрации.
В количественном анализе используют зависимость интенсивности люминесценции Iл от концентрации определяемого вещества: Iл=kC. Здесь большое значение имеет квантовый выход: чем он больше, тем меньше количества вещества можно обнаружить.
Большой интерес вызвало применение люминесцентных индикаторов в титриметрических методах. Люминесцентные индикаторы (α – нафтиламин, акридин и др.) изменяют цвет или интенсивность люминесценции в зависимости от свойств участников реакции, pH раствора или присутствия окислителя.
Используя люминесцентные индикаторы можно титриметрически определять Al, Ga, Zr, Cu, Pb, висмут и сурьму в виде галогенидных комплексов.
В практике люминесцентных методов значительное место занимает анализ обнаружения. По люминесценции фосфора и других веществ обнаруживают ИК, УФ, рентгеновское и гамма излучения, регистрируют потоки протонов, нейтронов, электронов, α-частиц.
Методы люминесцентного анализа успешно используют в анализе бензола, нафталина и их многочисленных производных, биологически активных веществ.
Достоинствами люминесценции являются: 1) высокая чувствительность определения; 2) исключительно низкий предел обнаружения - до 10-3 мкг/мл; 3) большой диапазон определяемых содержаний - иногда до 4 порядков величин концентраций; 4) возможность анализировать достаточно сложные смеси; 5) возможность анализа мутных и окрашенных сред при применении люминесцентных индикаторов; 6) простота применения и небольшая стоимость аппаратуры .
Недостатки: 1) не всегда удается достичь требуемой селективности. Высокой селективностью обладают методы, основанные на собственной люминесценции, но число элементов, для которых характерен такой вид свечения, ограничено; 2) хоть люминесценцию наблюдают в направлении, перпендикулярном направлению потока возбуждающего света, но и в этом случае возбуждающий свет рассеивается поверхностью жидкости, стенками кюветы, а также частицами пыли в растворе; 3) часть энергии возбуждения теряется в виде тепла, поэтому энергия квантов света, выделяющегося при люминесценции, будет меньше, чем энергия квантов возбуждающего света.
Интенсивность люминесценции можно измерять визуально и с помощью специальных приборов – флуориметров.
Принципиальная схема:
1 3 1 – источник света
2 – первичный светофильтр
3 – кювета с анализируемым
раствором
4 4 – вторичный светофильтр
2 5 - фотоэлемент
5
Для количественного измерения люминесценции обычно пользуются светофильтром, а для измерения спектрального распределения люминесценции пользуются монохроматором.
Люминисцентный метод – надежный экспрессный высокочувствительный метод систематического контроля состояния биосферы, позволяющий определять микроэлементы, а также индивидуальное и суммарное содержание органических веществ.
60. Системный подход к природопользователю. Принципы рационального природопользования.
Природопользование – это общественная производственная деятельность, направленная на удовлетворение материальных и культурных потребностей общества путем использования разных видов природных ресурсов и природных условий.
Природопользование может быть рациональным и нерациональным.
Нерациональное ПП – бездумное изъятие природных ресурсов, которое ведет к качественному ухудшению природной среды, сопровождается явлением загрязнения истощения и деградации природных систем, нарушением баланса экологических компонентов и разрушения экосистем.
Рациональное ПП – комплексное научно-обоснованное использование природных богатств, при котором достигаются максимально возможное сохранение природно-ресурсного потенциала при минимальном нарушении, способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению.
В настоящее время принято, что координальным путем ООС и рациональным ПП является создание и внедрение мало- и безотходных технологий.
К общим принципам рационального ПП относят:
= Принцип системного подхода, проблема ПП и ООС. Биосфера представляет собой сложную многоуровневую систему. Подсистемой понимают множество элементов, находящихся в определенных отношениях между собой, что в совокупности образуют определенную целостность. Биосферу и человеческое общество представляет собой в виде непрерывного диалектического единства. Поэтому системный подход к проблемам природопользования предусматривает комплексную оценку воздействия производства на природные системы и организмы с обязательным прогнозированием их реакций на это воздействие. Этот подход необходим, чтобы всесторонне оценить последствия преобразования ОС обществом;
= принцип оптимизации ПП, предусматривает выбор наиболее рациональных и оптимальных направлений природопользования, которые обеспечивая социальные потребности общества не выводили биосферу за пределы параметров, отвечающих потребностям человека как биол вида;
= принцип концепции производства, подразумевается создание территориально-производственных комплексов (ТПК)
ТПК – это группа предприятий, выполняющая определенные народно-хозяйственные функции и связанных между собой производственными связями совместным использованием территории, природных и трудовых ресурсов, а также производственной инфоструктуры. При этом отходы одних производств используются в качестве сырья на других производств. Это решает вопрос комплексного использования сырья и ООС.
= принцип экологизации производства – под экологизацией понимают максимально возможное удовлетворение производственных процессов природным круговоротом вещества биосферы.
61. Устойчивое развитие биосферы.
Развитие человечества в основном ориентируется на быстрый рост экономики, что приводит к значительному негативному воздействию на биосферу. В настоящее время возникло противоречие между все возрастающей потребности миров сообщества и ограничение возможности биосферы по их удовлетворению. Было доказано, что устранение возникшего противоречия возможно только в рамках стабильного социального экономического развития не разрушающего естественный механизм саморегуляции природы. Так как биосфера является регулятором состояния качества ОС, то полноценный переход к устойчивому развитию возложен только в масштабах мирового сообщества при международном сотрудничестве.
Устойчивое развитие предполагает, положительную динамику во взаимодействии важнейших элементов в системе (хозяйство-человек-природа), где система должна устойчиво функционировать и обеспечивать поступление в соц-й, экон-й, эколог-й сфере, т.е. устойчивое развитие ориентировано на уровне социально-экономических потребностей современного и будущих поколений без нанесения ущерба ОС, т.е экологический аспект устойчивого развития предполагает ООС и РИПР, сохранение биоразнообразия, экологическое безопасное применение технологий и химических в-в с учетом решения соц-но-экономич-х проблем. Переход к устойчивому развитию – это не столько НТ или экономическая проблема, сколько социальная связанность формирования нового экологического сознания, основанного на понимании гармонии человека и природы.
Стратегия устойчивого развития базируется на сле-х принципах:
- повышение уровня благосостояния нации, преобладание бедности, изменение стр-ры потребления
- приоритетное развитие здравоохранения, образования, науки, культуры
- улучшение демографической ситуации
- переход на природоохранный, ресурсосберегающий инованицонный тип развития экономики
- усиление взаимосвязи экономики и экологии, формирование эколого-ориентировочной с-мы, развитие ее в пределах хозяйственной емкости экосистем
- рациональное ПП на растительное расходование и максимальное воздействие уменьшения невозобновимых ресурсов, расширение использования вторичных ресурсов, безопасное использование и обезвреживание отходов.
- развитие международного сотрудничества в целях защиты, сохранения и развития экосистем
- экологизация мировоззрения человека, систем образования, воспитания
- ведущая роль государства в осуществлении цели и задачи устойчивого развития, совершенствование системы управления политических механизмов принятия и реализации решений.
62. Экологический кризис. Экологическая катастрофа. Экологическое бедствие.
Экологический кризис – напряженное состояние взаимодействий между человеком и природой, вызванная несоответствующим потребностям человека и способами их удовлетворения ресурсным возможностям биосферы. Такие нарушения равновесия между обществом и природой проявляются в деградации природной среды и неспособностью гос-х управлениях и общественных структур выйти из создавшегося положения.
Причины возникновения экологического кризиса, определяющие основные его признаки:
- объективные - это придельные способности природной среды к самоочищению и саморегуляции, ограниченных запасов полезных ископаемых, образование значительного количества отходов производства и потребление, а также проявление последствий разрушений.
- субъективные – т.е. нежелание руководствоваться законами взаимосвязи человека и окружающей средой.
Можно выделить следующие экологические кризисы:
- до историческая и до антропогенное изменение среды обитания животных существ за счет наступления засушливого периода. Вызвавшие возникновение непосредственных предков человека.
- кризис обитания ресурсов промысла и собирательства.
Первый антропогенный экологический кризис или кризис консументов, в связи с массовым уничтожением крупных животных.
- кризис примитивного земледелия выразившийся в засолении почв и деградации примитивного паливного земледелия.
- кризис продуктов, связанный с массовым уничтожением растительных ресурсов.
- кризис редуцентов (современный кризис), в котором выделяют след. составляющие:
а) глобальное загрязнение биосферы земли, поскольку природные редуценты не способны или не успевают очищать биосферу от антропогенных отходов.
б) термодинамический кризис или тепловой связанный с накоплением тепла в околоземном пространстве, за счет парникового эффекта, строительства теплостанций, в результате чего изменяется электромагнитное свойство земли
в) глобальный кризис надежности экосистем, обусловлен нарушением природного равновесия, что приводит к их саморазрушению экосистем.
Общим для всех кризисов является то, что выход из них сопровождался уменьшением численности населения, его миграцией и соц. Потрясением, а в отдельных случаях изменением общественного строя.
Экологическая катастрофа – природная аномалия или авария технического устройства (АЭС, ТАНКЕР) приведшие к неблагоприятным изменениям в среде, массовой гибели населения, животного и растительного мира, и экологическому ущербу. Катастрофы возникают внезапно, имеют локальный или местный характер, в тоже время экологические последствия их могут распространяться на большие расстояния. В отличие от экол кризиса, экол катастрофа – это необратимое состояние.
Экологическое бедствие – ситуация на участке территории или акватории, где в результате хозяйственной или иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей среды, появление изменения здоровья населения и разрушение природных экосистем. В зоне экологического бедствия должна быть превращена любая хоз деятельность и по возможности осуществление эвакуации людей, а также предприняты мероприятия по оздоровлению окружающей среды.
Выделяют следующее состояние экосистем:
- естественное состояние, когда наблюдается только фоновое антропогенное воздействие
- равновесное состояние, когда скорость восстановленных процессов выше или равна темпу нарушений;
- кризисное состояние , когда антропогенное нарушение превышает по скорости естественные восстановительные процессы, но еще сохраняется естественный характер экосистем;
- критическое состояние, происходит обратная замена прежде существующих экосистем под антропогенным воздействием на менее продуктивные;
- катастрофическое состояние – труднообратимый процесс закрепления малопродуктивных экосистем;
- состояние коллабса – необратимые утери биологической продуктивности, полное разрушение экосистемы.
Выделяют следующие 4 градации состояния природы по медико-социальной шкале:
- благополучная ситуация, происходит устойчивый рост продолжительности жизни и снижение заболеваемости населения;
- зона напряженной экологической ситуации, территория в пределах которой наблюдается переход состояния природы от кризисного к критическому, и где отдельные показатели здоровья населения высокие нормы существующей аналогичных местах страны, не подвергшихся антропогенному воздействию;
- зона экологического бедствия – территория в пределах которой наблюдается переход от критического состояния природы к катастрофическому, а показатели здоровья населения, частота и скорость инвалидности намного выше, чем в аналогичных территориях не подвергшихся воздействию;
- зоны экологической катастрофы - переход состояния природы от катострафической фазы к коллабсу, что делает ее непригодной для жизни человека.
64. Промышленное производство и динамика образования отходов. Переработка, обезвреживание и захоронение отходов.
Существует тесная взаимосвязь м.д. социально-экономическим развитием общества и состоянием ОС при этом благосостояние людей зависит от темпов социально-экономического развития, а экономическое развитие от масштабов интенсивности и характер использования ПР. интенсивность загрязнения ОС связано с началом НТР, которое дала человечеству огромные возможности для природы.
В настоящее время изменения внесенные людьми в природные условия преоретает глобальный характер.
Академик Петров-Соколов провел досконольные исследования развития промышленности и объемов использования ПР, путем анализа статестического материала начиная с 1909 г до конца 60гг прошлого века. Было установлено, что объем мирового производства увеличится по экспонициальному закону при этом кол-во перерабатываемого сырья и и образующихся отходов также увеличимвается по экспонициальному закону. По такому закону увеличиваются расходы на ООС.
Где 1- объем производства или объем используемого сырья, 2- кол-во образующихся отходов, 3- затраты на ООС, т.е. обезвреживание и переработка отходов.
В – постоянная величина,
ni – показатель экспонента.
Данный анализ позволил установить, что целевую продукцию переходит 1-2 % , а остальные превращаются в отходы и накапливаются в ООС, т.е. человечество работает на производство отходов.. в настоящее время расходы на ООС составляет 8-10 % стоимости произведенной продукции, и это еще не предел. Взаимосвязь пром-го производства с ОС можно представить след-м образом:
Воздух сырье и материалы энергия воды
Пром-е пр-во продукция
Выбросы в атмосферу сточные воды отходы параметрическое возд-е
Переработка отходов применение отходов для производства продукции, энергии, выполнение работ или оказание услуг.
Обезвреживание отходов – деятельность, направленная на обработку сжиганием, или уничтожение отходов иным способом в том числе приводящая к меньшему объему отходов и/или ликвидации их опасных свойств за использованием деятельности по захоронению отходов, не связанные с их использованием и переработкой.
Захоронение – изоляция отходов на объектах захоронения в целях предотвращения вредного воздействия отходов, продуктов их взаимодействия и/или разложения на ОС, здоровье граждан, имущества, находящиеся в собственности государства, имущество юридических и физических лиц, не предусматривающие возможности их дальнейшего использования.
65. Значение переработки использования отходов в ООС. Многотонажные отходы РБ.
Значение переработки использования отходов заключается в 2 моментах:
1)Позволяет снизить загрязнение ОС;
2)Позволяет сохранять природные ресурсы путем вовлечения отходов в производственный цикл.
Ежегодно на территории РБ образуется порядка 38-40 млн.т отходов производства, более 1500 видов с широким спектром морфологических и химических свойств.
Наибольшими объемами образования характеризуются галитовые отходы и глинисто-солевые шламы ПО «Беларуськалий», на долю которых приходиться порядка 28 млн. т или 70% от массы всех отходов производства.
Среди многотонажных отходов значительным ростом объемов образования характеризуется фосфогипс, образующийся на Гомельском химзаводе (V= 640 тыс.т/год).
К многотонажным также относятся отходы, образованные при водоподготовке, очистке сточных и дождевых вод (V=440 тыс.т/год).
Характеристика отходов:
- галитовые отходы. В основной массе складируются, % использования составляет 3-4%. Используются для подсыпки дорог в зимнее время.
- глинисто-солевые шламы. Не используются вообще, накапливаются в шламохранилищах.
Под отходы производства отведено около 2,5 тыс. га земли, из которых на солеотвал и шламохранилище ПО «Беларуськалий» приходится 1,7 тыс.га земли.
- фосфорные отходы. Используются в незначительном V (порядка 5 тыс.т в год). Основная масса складируется. Под отвалы фосфогипса в настоящее время отведено 89 га земли.
- осадки сточных вод. Практически не используются (используется только 32 т/год).
Помимо отходов производства в РБ образуются также отходы потребления. Ежегодно образуется 3 млн.т твердых коммунальных отходов (ТКО). Показатель удельного образования ТКО составляет 877 г на человека в день.
За последнее десятилетие наблюдается постоянный рост образования ТКО. Практически полностью (90 %) отходы захораниваются на полигонах ТКО. Сумма площадей земли для размещения полигона ТКО составляет около 900 га, 50 % из которых уже занято отходами.
66. Современные эколог. технологии можно классифицировать след. образом:
1 Обходные (примитивные) предполагают меры по предотвращению производства опасных вещ. или изменение технологий т.образом, чтобы минимизировать ущерб для ОС. Такие технологии предусматривают применение механизмов энерго- и ресурсосбережение, использование режимов и соот-щих видов аппаратов, позволяющих снизить объемы выбросов, сбросов образующихся отходов.
В рамках отдельной отрасли производства рекомендуется применять наилучшую из достигнутых технологий или применять безотходные или малоотходные технологии.
2 Технологии наблюдения и оценки-эти технологии касаются наблюдения и оценки за состоянием и условия ОС, они предусматривают также сбор информ. о колич. и кач. составе ЗВ в атм., сброс сточных вод в водоемы а также информ. о колич. и составе отходов, размещаемых а литосфере. Данная технология предусматр. Также изучать трансформацию вещ. входящих в состав выбросов, сбросов или отходов кот. протекают в ОС.
3 Контрольные технологии-тип технологий использ. для обезвреживания опасных вещ. до того как они попадут в ОС. Эти технологии включают в себя очистку выбросов, сбросов, схем обезвреж. и переработки отходов или предотвращения их негат. воздействия на ОС и здоровье населения.
4 Ремонтные и восстанов. технологии-предполагают принятие мер по восстановлению нарушенной антропогенной деят. ОС. К этой группе технологий относят: рекультивация нарушен.земель, применение биолог. методов очистки загрязненных нефтепродуктами почв и др.
В наст вр. широко распространены контр. и ремонтно-восстанов. технологии поскольку они позволяют промышл. объекту снизить количество вещ. поступающих в ОС без существенного изменения технологии изготовления продукции,а с эколог. т. зр. наиболее целесообразным явл. предупреждение загрязн. ОС или применен. обходных (примитивных) технологий.
69. Основные направления переработки полимерных отходов. Регенерация резины.
Отходы резиновой промышленности. Сложилась номенклатура отходов различных производств резиновой промышленности:
- отходы производства шин
А) резиновые невулканизированнные отходы (РНВО) – включают в себя резиновые смеси не соответствующим технол-м требованиям , остатки из испытаний резиновых смесей, выпресовки из резиносмесителей, червячных прессов, вальцов и др машин. Наиболее ценным компонентом в этих отходах явл-ся каучук
Б) резино-тканевая невулканизированные отходы: включают остатки обрезочного кордного волокна, наиболее ценный материал – капроновый и вискозный корд, вязь, каучук В) резино-металлические отходы (РМО) – образуются при обрезовании металла-корда и бортовой проволоки. Содержит резиновую смесь – метало-корд
Г) резиновые вулканизированные отходы – вкл-т выпресовки, образующие при вулканизации изделий, покрышки, камеры, отработанные варочные камеры и диафрагмы. В этих отходах содержится каучука 50 и более %.
Д) текстильные отходы – остатки пропитанных и не пропитанных вискозныхи др кордных тканей, образующиеся при пропитке и термообработке текстильных кордов.
Е) металлические отходы – остатки латунированного металло-корда и др.
Отходы производства РТИ - отходынеоднородны. Отличаются по составу, внешнему виду и т.д. отходы связанные с особенностями технол-го процесса – технологически не избежны. При производстве формовых изделий обр-ся выпресовки, при изготовлении неоднородных – существуют потери вначале работы, при регулировании резинопрофиля, а после окончания работы частьрезинопрофиля остается в червячной машине. В процессе изготовления конвеерных лент и приводных ремней отходы ……. При обрезке проток, при колондровании тканей у заправочных концов.
Для учета и выбора способа переработки образующиеся отходы классифицируют по : источнику образования, по возможности использования, по тоннажности, по действию на организм человека и ОС.
Шинная промышленность – материально-емкая отрасль. Для затрат на материал составляет до 85% себестоимости изделия, отходы обр-ся практически на всех процессах производства. Все шинные отходы делят на группы:
- материалы для переработки которых в изделие сущ-т технологии, оборудование. Это отходы резины невулканизированной смеси, после вальцов, и т.д.,
- отходы производства, которые не могут непосредственно шинными заводами и могут передаваться др организациям, необрезные текстильные и металлические материалы, отработанные изделия (варочные камеры). Эти материалы могут реализовываться спец-ми заводами.
- отходы производства шин, для рационального использования которых не разработыны технические решения, обрезочные металлические материалы, покрышки после испытаний. Единственный способ обращения с этими отходами является их захоронение на полигонах.
Отходы первой группы составляет =65% от общих отходов всей промышленности, но сейчас перерабатывают около 75 % этих отходов.
Отходы резиновых смесей – пластические мкатериалы, способные при нагревании вулканизироваться. Несмотря на большой ассортимент , отходы могут переработыватсяна обычном оборудовании. Технологический процесс переработки включает операции:
необходимо отметить, что отличие в пластоэластических и вулканизационных свойствах, резинам затрудняют применение высокопроизводительного оборудования.
Значительную сложность представляет переработка отходов корда. Вулканизационные отходы и выпресовки, образуются при вулканизации покрышек, - могут путем измельчения на дробильном оборудовании перерабатываются в крошку на дальнейшее использование.
Использование отходов резины и корда.
Подвулканизированные смеси производсва шин 2-х стадийным методом, измельчают в крошку, в которую вводят протекторную смесь в количестве на 100кг каучука – 6 кг крошки. Эта крошка улучшает мех-е св-ва изделий. Отработанные и браковочные диафрагмы-камеры на основе бутил каучука явл-ся ценным сырьем для регенерации и м.б. использованы в рецептуререзин, т.к. не содержат посторонних включений и сохраняют св-ва исходных ингредиентов.
Вулканизируемые отходы рекомендуется использовать в протекторных резинах для восстановления шин. Резиновую муку дисперстностью 0,9 мм полученную на дробилках можно сводить в рецептуру в количестве 12%. Из отходов заводов РТИ изготавливают изделия технического назначения и предметы народного потребления.
Наиболее крупнотоннажными отходами резиновой промышленности явл резана и резинотекстильные отходы. На их основе массовые изделия производимые на их основе – кровельные листы шифера, подрельсовые прокладки.
Получило распространение использование отходов производства РТИ для изготовлениярезинотканевых ковриков для покрытия полов в сараях. Существует технология по применению отходов латексной губки, для изготовления звуко – теплоизоляционных материалов. Их измельчают 1-5 мм и вводят. Большой ассртимент товаров народного потребления могут выпускаться с использованием отходов производства – дорожки, резиновые коврики.
71. Методы приготовления и формования резиновых смесей; вулканизация резиновых изделий.
Существенной и отличительной особенностью производства из резины явл-ся непрерывное сочетание в нем механических и хим –х процессов. Общая технол-я схема произ-ва резиновых изделий включает след-е стадии:
- сушка,
- измельчение - просев.
Натуральный каучук обладает твердостью в итоге кристаллизации при длительном времени. Поэтому перед смешением с ингредиентами каучук подвергают распарке, кот-й проводят в спец-х камерах, нагревая каучук в среде горячего воздуха (при Т 60+5 С) с целью обеспечения обработки каучука его пластифицируют, путем мех-й обработки на больцах в резиносмесителях или путем тельмлпластикации, подвер-ая воздействию тепла и кислорода в воздухе. В итоге пластикации снижается молекулярная масса макромолекул каучука, повышается его пластичность
а) периодический (используются вальцы, где смесь перемешивается 20-40 мин, при Т 60-65 С и резиносмесители), продолжительность смешивания 4-12 мин, при Т 60-120С
б) непреривный способ применяют одно и многочередующие смесители.
5. формование резиновых смесей. Формование – придание резиновой смеси форму. Основными способами формования явл:
- калондрование – при кот-м разогретую резиновую смесь прпускают в зазоре м.д. горизонтальными вальками, вращающихся на встречу друг другу, где обр-ся бесконечная тонкая лента.
- шприцевание (экструзия) – заключается в продавливании разогретой резиновой смеси под давлением, ч/з профилирующее отверстие.
- прессование - это формование резиновой смесив агрегатах пресс-формах. В пресс-форму подается холодная резиновая смесь следовательно форма сжимается и нагревается.
- литье под давлением – состоит из в заполнении формы ч/з спец-й канал, биаметр которого 10-12 мл, при давлении 20-150мПа, предварительно разогретой резиновой смесью, которая легко заполняет внутреннюю полость формы.
6. приготовление резинового клея получают растворением каучука или резиновой смеси в растворителе. Прорезывание тканей – нанесение на поверхность ткани тонких слоев резинового клея.
7. сборка резиновых изделий
8. вулканизация резиновых смесей.
В процессе вулканизации уменьшается пластичность резиновых смесей и высокой эластичностью. Чтобы вулканизировать резиновые смести необходимо превысить их Т до определенного значения (140-170 С) и выдержать изделие при этой температуре в течении некоторого времени, от нескольких мин до нескольких часов. Процесс вулканизации осуществляется в специальных камерах, куда подается воздух, пар, или нагретая вода.
72. Принципиальная технологическая схема получения химических волокон; основные методы формования химических волокон.
Волокна – это материалы, частички которых представляют собой гибкие и прочные тела с длиной многократно превыше р-ры поперечного сечения. Пригодные для изготовления пряжи и текстильных изделий. По происхождению волокна делят на:
Природные (растительного происхождения, животного, минерального)
Химические (искусственные, синтетические)
Искуственне – получают переработкой ВМС (целлюлозы,), т.е волокна получаются при переработке исходного природного в-ва, новое полимерное соединение сохраняющая свою хим-ую природу. К искусственным веществам относят вискозное, медноаммиачное, ацетоновое и т.д. полимер-полимер. Синтетические вещества – вырабатываются из синтетических полимеров мономер-полимер-волокно. К этой группе относят полиамидные волокна (нейлон, капрон), полиэфирнын (лавсан), полиакрилонитритные (нитрон). Хим-е волокна выпускают в виде мононитей, комплексных нитей, волокон соединяющих между собой скручиванием, штапельные (короткие, отрезки одиночных тонких волокон, предназначенных для получения пряжи 70% всех хим-х волокон) потребляется текстильной промышленностью.
Схема получения хим-х волокон.
Производство хим-х волокон состоит из 3 стадий:
73. Сравнительный анализ…..
Цемент — один из важнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляции и др.
Цемент представляет собой гидравлический вяжущий материал, главной составной частью которого являются силикаты и алюмосиликаты кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке однородной смеси сырьевых материалов и доведенных до частичного или полного спекания. После смешения с водой и предварительного затвердевания на воздухе продолжает сохранять и наращивать прочность в воде.
В настоящее время изготавливается выше 30 видов цемента. Наиболее важное значение из них принадлежит портландцементу.
Портландцемент – гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и гипса, а иногда и специальных добавок. Гипс добавляется для регулирования сроков схватывания цемента.
Клинкер – получают обжигом до спекания тонкодисперсной сырьевой смеси. Состоит из известняка, глины и др. материалов.
Процесс получения портландцемента можно разделить на два этапа — приготовление клинкера и получение из клинкера портландцемента путем совместного помола его с гипсом, активными минеральными и другими добавками (если они используются).
Основная задача в производстве портландцемента — получение клинкера строго определенного минералогического состава, что зависит от состава и качества сырья, соотношения между компонентами, однородности сырьевой смеси, режима обжига и охлаждения клинкера. Получение клинкера — наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат.
Сырьевая смесь для производства портландцементного клинкера должна содержать 75 – 78% кальциевого и 22 – 25% глинистого вещества , а также 2 – 4% оксида железа.
Существуют три способа производства портландцемента — мокрый, сухой и комбинированный.
Мокрый способ целесообразно применять, если в глине имеются посторонние примеси при значительных колебаниях химического состава сырья и его высокой влажности. К недостаткам этого спо соба относится высокий расход топлива на обжиг — в 1,5—2 раза больший, чем при сухом.
Мел и глина, измельченные и размученные в глиноболтушках или в мельницах Гидрофол, перекачиваются в виде шлама с влажностью 36—55% в мно гокамерную шаровую мельницу. Материалы измельчаются до остатка 3%. на сите 0,2—0,5 и 3,5—12% на сите 008. Одновременно с мелом и глиной в мельницу подаются корректирующие добавки. Полученный тонкоизмельченный шлам поступает в вертикальные шламбассейны, которые представляют собой железобетонные или металлические цилиндры вместимостью до 1600 м3.
Из вертикальных шламбассейнов отбирают пробы шлама для определения химического состава, который контролируют количе ственным содержанием в нем СаС03. Если состав шлама не отве чает заданному и отклоняется от него в ту или иную сторону, то его корректируют путем смешивания с ранее подготовленным шла мом. Смешивание производится в таком количественном соотно шении, чтобы состав смеси полностью соответствовал заданному. Обычно содержание СаС03 в шламе составляет 75—78%. Откло нение от него допускается не более 0,1%. Откорректированный шлам хранится в горизонтальных шламбассейнах. Из них шлам перекачивают мощными насосами в распределительный бачок, установленный над печью. Из бачка шлам поступает в печь на обжиг.
Выходящий из печи клинкер интенсивно охлаждается в колос никовом холодильнике и поступает на клинкерный склад, где вы держивается 3—4 недели. Здесь создается промежуточный запас клинкера, обеспечивающий бесперебойную работу завода. Кроме того, в клинкере при вылеживании совершается в естественных условиях ряд физико-химических процессов, способствующих повышению качества и стабилизации свойств цемента, поэтому вы держивание клинкера на складе представляет собой отдельную технологическую операцию. При выдерживании происходит гашение атмосферной влагой СаО несвязанного. Одновременно с этим стекловидная часть клинкера кристаллизуется. Все это приводит к стабилизации состава клинкера, некоторому разрыхлению его и облегчению последующего помола. Помимо клинкера, на клинкерных складах хранятся предварительно раздробленные минеральные добавки (трепел, опока, шлак и др.), которые вводят в состав цемента при помоле клинкера.
Открытые клинкерные склады оборудованы мостовыми кранами с грейферными захватами, с помощью которых клинкер и минеральные добавки подают в расходные бункера цементных мельниц. В силосных складах составляющие цемента поступают на сборный ленточный конвейер, который доставляет их к мельницам. Питание шаровых мельниц осуществляется с помощью тарельчатых дозаторов, установленных под расходным бункером возле каждой мельницы. Одновременно с размалываемыми материалами в мельницы подают интенсификаторы помола.
Влажность размалываемых материалов не должна превышать у клинкера — 0,3%, у минеральных добавок — 2, у гипса—10%. При необходимости минеральные добавки перед помолом высушиваются.
Тонкость помола оказывает существенное влияние на свойства портландцемента. Чем тоньше размолот клинкер, тем быстрее схватывается и твердеет цемент и выше его прочность в начальные сроки твердения.
Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании не менее 85% цемента свободно проходило через сито 008. При этом удельная поверхность цемента не должна быть меньше 2500—3000 см2/г и превышать 7000 см2/г. Из шаровых мельниц це мент пневмотранспортом загружают в силоса. Вместимость силосов 2500—10 000 т, а иногда и более. Силоса оборудованы пневматиче скими устройствами для рыхления и гомогенизации цемента при хранении.
Цемент упаковывается в мешки специальными машинами, про изводительность которых 120 т/ч. Каждая партия его снабжается паспортом, в нем указываются масса, марка, название цемента.
Сухой способ рационально применять при использовании сырья однородного состава с небольшой влажностью, натуральных мергелей и замене глины гранулированным доменным шлаком. При производстве цемента по сухому способу сырьевые материалы в зависимости от твердости измельчают в дробилках различной конструкции до кусков размером 20—30 мм и, если влажность их превышает 8%, подсушивают в прямоточных сушильных барабанах. Подсушенные материалы в требуемых соотношениях поступают в мельницу сухого помола, где производятся их сушка и тонкое измельчение. Размолотая сырьевая мука подается в гомогенизационные силоса, над которыми расположены бункеры тонкоизмельченных корректирующих добавок. В этих силосах сырьевая мука тщательно перемешивается и корректируется. Из гомогенизационных силосов сырьевая мука поступает в расходные силоса и далее в циклонные теплообменники вращающейся печи. Полученный клинкер после выдерживания измельчается вместе с добавками и поступает в силоса цемента.
Комбинированный способ производства портландцементного клинкера позволяет использовать преимущества подготовки сырьевой смеси по мокрому способу и одновременно снизить расходы теплоты на обжиг.
Принципиальная технологическая схема производства цемента по мокрому способу.
Известняк Глина
Дробление Дробление
Размучивание в воде
Измельчение сырьевых материалов
(получение шлама)
Корректирование состава цемента
Обжиг во вращающейся печи
Охлаждение клинкера
Дробление
Гипс Активная минеральная добавка
Дробление Хранение клинкера и добавок на складе Дроблениеа
Измельчение клинкера и добавок
Хранение цемента в силосах
Отгрузка цемента навалом
Принципиальная технологическая схема производства цемента по сухому способу.
Известняк Глина
Дробление Дробление
Предварительная сушка
Измельчение сырьевых материалов с
одновременной сушкой
Усреднение и корректирование состава шихты
Обжиг во вращающейся печи с циклонным теплообменником
Охлаждение клинкера
Дробление
Гипс Активная минеральная добавка
Дробление Хранение клинкера и добавок на складе Дроблениеа
Измельчение клинкера и добавок
Хранение цемента в силосах
Отгрузка цемента навалом Упаковка цемента в мешки
74. Получение сырья для производства полиэтилена; производство полиэтилена высокого давления.
ПЭ – термопластичный насыщенный полимерный УВ, который состоит из этиловых звеньев.
Св-ва ПЭ меняются в зависимости от получения. Это проявляется в темпер-ре плавления, твердости, жесткости, прочности, давлении. Эти показатели высокие в ряду полиэтилена высокого давления.
Причина различительных свойств полиэтилена – разветвленность молекул: чем больше разветвлений, тем высокая эластичность и низкая кристалличность полимера. ПЭ не смачивается водой и др полярными жидкостями. При темпер-е не растворяется в орг-х растворах. Масла, жиры и др нефтяные УВ не действуют практически на полиэтилен. Он устойчив к действию водных растворов, солей, кислот, щелочей, но при темпер-е более 60 С серная к-та и азотная разрушают его.
Температура плавления ПЭ 105-110 С. Изделие из ПЭВД обладают недостатком: могут придавать воде, продуктам питания запах и привкус. При Т выше более активно мигрирующего низкомолекулярного соединения, кол-во которых может стать не безопасным для человека.
Существует 3 пром-х метода получения ПЭ.
Производство ПЭ начинается в отделении компрессии.
Этилен из растворов с давлением до 0,3 мПа поступает на всасывание компрессора. На линии всасывания установлены 2 фильтра (один может отключатся для чистки и слива НМПЭ). Этилен последовательно сжимается в 3-х ступенях до 1.9 мПа.
Свежий этилен с установки газоразделения с частотой 99.9 % и давлением в коллекторе до 1.9 мПа поступает в ресивер. На входе газа замеряют его: давление, темпер-ру и расход. Ресивер – это сварной сосуд, емкость до 25 м3. в ресивер поступает также сжатый до 1.9 мПа компрессором возвратный этилен низкого давления и этилен из сепоратора.
Из ресивера смесь свежего этилена и возвратного этилена низкого давления забирается компрессором первого каскада, перед которым в линию этилена дозируется кислород, который поступает с узла дозировки. В компрессоре этилен последовательно сжимается в 3- х ступенях до давления нагнетания 24-28 мПа. Этилен сжатый до этого давления делится на 2 потока и смешивается с возвратным этиленом высокого давления из узла очистки возвратного газа. После смешивания этилен проходит очистку в фильтрах и направляется 2-мя потоками на всасывание компресором 2-го каскада. В компрессорах этилен сжимается в 2-х ступенях до давления 240 мПа, после каждой ступени компрессии газ охлаждают в холодильнике.
Утечки этилена из сальников компрессоров направляется в маскоотделители и далее в ресивер или выбрасываются в атмосферу. Этилен сжатый до рабочего давления 240 мПа подается 2-мя потоками в подогреватели реакторного блока, где нагревается до темпер-ры 170 С. После этилен поступает в первую зону реактора, где идет полимеризация этилена с выделением тепла. Далее реакционная смесь объединяется со вторым потоками поступает со вторую зону реактора. После реакционная смесь направляется в первый продуктовый холодильник, далее смесь дросилируется клапанам с помощью которого регулируется давление на входе в подогреватель и поступает в холодильник.
Охлажденная реакционная смесь после холодильника поступает в отделитель высокого давления, где разделяется на жидкую и газовую фазы. Жидкая фаза поспупает в отделение низкого давления, после чего подается в дополнительный отделитель и далее на узел очистки возвратного газа, а р-в ПЭ поступает в зону загрузки экструдера, расплав шнеком продавливается через отверстие фильеры и срезают ножом. В гранулированную камеру подается конденсат, который охлаждает гранулят и транспортирует его в водоотделитель из которого насосом по линии гидротранспорта смесь ПЭ в гранулах и конденсата направляется в цех конденционирования.
Возвратный этилен поступает на узел очистки и охлажд-я возвр газа, где охлаждается в холодильниках и очищается от НМполиэтилена, пройдя первичный сепоратор, межступеньчатые сепораторы и колонные очистки. С узла очистки возвратного газа этилен высокого давления направляются на всасывание. Возвратный этилен низкого давления поступает в сборник НМ ПЭ и далее через холодильник в ресивер. Из ресивера газ направляется в компрессор, после которого поступает в ресивер. В трубопровод между ресивером и компрессором предусмотрена подача пропана.
В цехе кондиционирования, получают тоарные марки при смешивании 2-х и ли более базовых марок в определенном соотношении, или готовят на их основе композиции с добавками.
Реакция полимеризации этилена при высоком давлении протекает по радикальному механизму и сопровождается выделением большого кол-ва тепла
Инициаторы – кислород или орг-е пироксиды. В присутствии кислорода происходит активация молекул мономера с образованием свободных радикалов с активными центрами. Под действием свободного радикала и высокой температуры молекула этилена приобретает необходимую энергию активации в итоге чего к ней присоединяются новые молекулы мономера.
Процесс получения ПЭ протекает по непреривной схеме и состоит из след-х стадий:
- подготовка инициатора
- смешение свежего и возвратного этилена с конденсатором
- сжатие до рабочего давления
- полимеризация этилена
- разделение полиэтилена
- грануляция и кондексионирование полиэтилена.
75. Воздействие нефтеперерабатывающих заводов на атмосферу и гидросферу. Методы очистки газовоздушных выбросов и общая схема очистки сточных вод.
Экологические проблемы НП-ки начинаются на стадии ее добычи, а также транспортировке на предприятии в целом можно отметить, что любой НП завод выбрасывает в атмосферу 0,5% перерабатываемого сырья. В среднем удельное количество выбросов (кг/тонну нефти) составляет: для УВ - 3,8, SO2 - 0,8, NO2 -0.1, CO -0,4.выбросы специфических веществ (ацетон, аммиак, фенол) оставляет менее 2% от общей масс. Потери УВ обусловлены испарением из резервуаров хранения нефти и НП. Из нефтеловушек и др очистного оборудования сточных вод, а также за счет утечек, неплотности оборудования источниками выбросов оксида серы, являются дымовые газы катальных агрегатов, печей, установок производства серной кислоты.
Источником выделения оксида азота является печи, факельные установки.
Источники выбросов оксида углерода – печи, реакторы и факельные установки.
Мероприятия по снижению выбросов вредных веществ относят:
- совершенствование технологических процессов, за счет увеличения степени переработки нефти.
- изменение состава и улучшение количества исходного сырья, например за счет обессерования.
- очистка пром-х выбросов.
Существует серьезная проблема загрязнения водного бассейна НП, основными загрязнителями НП-х предприятий явл-ся НП, соли орг-х соединений, взв-е в-ва, фенолы, растворенный сероводород. Все сточные воды образующиеся на НПЗ делят на:
- нейтральные нефтесодержащие стоки
- соли, содержащие стали
- кислые
- сернисто-щелочные
- сероводородсодержащие (коксование).
Вода используется в системах охлаждения и конденсации в качествераствора или мойки оборудования и т.д. поэтому основными направлениями снижения водопотребления м.б. следующие:
- замена водяного на воздушный
- укрупнение и комбинорование установок с устранением стадий охлаждения, а также создания водооборотных систем. В целом для НПЗ расход оборотной воды может составлять от 17 до 70 м3/т, свежей – от 1,5-5 м3/т.
Кроме .этого на предприятии имеются системы локольной и общезаводской очистки (механическая+биол-я+обеззораживание).
77. Состав, свойства, классификация нефти. Ассортимент нефтепродуктов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах. Общая схема переработки нефти.
Нефть – это добываемая из недр земли горячая масляная жидкость крановато-коричневого иногда черного цвета. Основными химическими элементами входящих в состав нефти явл-ся:
Углерод – 82-87 %, азот – 2,2% Сера – 7%
Водород – 11-15% кислород – 1,5%
Кроме этого в нефти особенно высокая плотность, содержатся соединения тяжелых металлов. Определенный индивидуальный состав нефти невозможно, поэтому ограничиваются определением группового органического состава, т.е. определением 2-х УВ.
Основными компонентами могут являться УВ, относящихся к следующим группам:
- предельные (парафиновые)
- аромат-ие УВ
- цикланы
Преобладают парафиновые и цикланы. По содержанию серы нефти классифицируют:
- малосернистые с сод-ем сры до 0,2 массовых %
- сернистые 0,2 до 2%
- высокосернистые более 2%
Плотность нефти колебрится от 0,72-0,99 гр/м3. среднемоллекулярная масса нефти составляет 210-250, соот-но бензиновая фракция входящая в ее состав имеют молекулярную массу 95-130, керосин 185-220, диз-ое топливо 210-240, мазут 350-400, масленые дистилляты 300-500.
Мировые разведанные запасы нефти оцениваются 90-95 млрд.тонн. прогнозированные запасы составляют 250-270 млрд/тонн и более крупные месторождения. – Иран, Саудовская Аравия, Алжир.
Продукты, выработанные из нефти можно разделить на 4 группы:
- топливо – сжиженные УВ газы (топливо для карбюраторов или бензины, топливо для реактивных двигателей, дизельное, катальное)
- смазочные масла, парафины
Химические и нефтехимические продукты, т.е. УВ служащие сырьем для процессов органического и нефтехимического синтеза
- другие нефтепродукты – битумы, коксы.
газы
Переработка нефти. /
Месторождение- добыча – сырая нефть – подготовка – стабилизированная нефть –
/ /
Вода соли
первичная переработка – вторичные процессы переработки
/ / /
товарные НП каталитические термические
/ /
Товарные
НП.
78. Подготовка нефти к переработке. Первичные процессы переработки нефти.
Нефть, добытая из недр земли помимо УВ, содержащихся в своем составе попутные газы (50-100 м3/тонну нефти), воду 200-300кг/тонну, минеральные соли 10-15 кг/тонну.
Подготовка нефти ставит цель удаления этих в-в из нее, т.е. проведение стабилизации нефти по составу. Эти операции проводят как непосредственно на нефтепромыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах.
От основного количества воды и солей нефть освобождают в отстаивании, следовательно обезвоживают и обессоливают на спец-х установках, применяя механические, центорофугировании, фильтровании, применение реагентов) и эл-ие методы (использование дегидратора, входящие в состав Эл обессоливающих установок - ЭЛОУ).
Стабилизация нефти (выделение летучих УВ) в виде попутного газа, осуществляют многоступенчатые сепарации в сепораторно-газоотделителе, в котором последовательно снижают давление и скорость потока нефти.
Первичные фракции. Первичные процессы – это физические методы разделения нефти, основанные на различных температурных интервалах кипения, отдельных фракций нефти, т.е. первичная переработки явл-ся физическим процессом и не затрагивает химической природы и строение, сод-хся в нефти соединений, т.е. это прямая гонка нефти, которой подвергается вся добытая нефть. В заводских установках перегонку нефти ведут в трубчатых установках, т.е. вначале нефть нагревают в рубах печей до определенной температуры, а затем поступает в ректификационную установку. В процессе ректификации она разделяется на 2 фазы:
1 фаза – низкокипящая (паровая) устремляется вверх колонны, а вторая высококипящая – в жидкой, остается в нижней части колонны. В соответствии с назначением получаемых дистиллятов различают 3 варианта прямой гонки:
- топливный процесс (бензин, керосин)
- топливно-масленный поцесс
- нефте-химический процесс (получение сырья для хим-го пр-ва).
В зависимости от глубины или степени переработки нефти, установки прямой нефти делят на:
- одноступенчатые, работающие при атмосферном давлении (атмосферные трубчатки),
- двухстадийные, в которых одна ступень работает при атмосферном давлении, а другая при остаточном давлении 5-8 кПа (атмосферно-вакуумные трубчатки).
- продуктами прямой гонки на установках АТ, являются моторные топлива (бензин, авиационный керосин, диз топливо, мазут). На ПВТ на второй ступени ректификации подвергается мазут с образованием смазочных масел и остатка – гудрона, который после перерабатывается в битум и кокс.
На современных НПЗ используют комбинированные установки ЭЛОУ –АВТ, в которых совмещены процессы обессоливания и прямой гонки нефти. Мощность таких аппаратов достигает 6 млн тонн переработанной нефти.