Конспект лекцій Лекція 12
Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ
Конспект лекцій
Лекція №1-2.
- Предмет і проблеми екології. Місце екології в системі інших наук.
- Еволюція взаємовідносин людини і природи.
- Принципи екології.
- Поняття про біосферу та неосферу.
- Глобальні проблеми екології.
Предмет і проблеми екології. Місце екології в системі інших наук.
Екологія – це наука про закономірності формування, розвитку та стійкого функціонування біологічних систем різного рангу в їх взаємовідносинах з умовами середовища.
Напрямки екології:
- За розмірами об’єктів вивчення (географічна та глобільна екологія);
- За предметом вивчення (екологія людини, рослин тощо);
- За середовищами та компонентами (екологія суші, прісних вод, океану);
- За часом (історична та еволюційна екологія);
- Соціальна екологія (взаємовідносини людини із навколишнім середовищем);
- Загальна екологія (всі теоретичні знання науки).
Предмет дослідження – особливості розвитку зв’язків між організмами, їх угрупування різними рангами, також дослідження антропогенних факторів.
Еволюція взаємовідносин людини і природи.
Періоди відносин людини з навколишнім середовищем:
- Накопичення знань про природу; пристосування людини до навколишнього середовища. Незначний антропогенний вплив, джерело енергії – мускульна сила.
- …-XVIII ст. Поява перших екологічних законів. Побутове забруднення.
- XVIII ст.-50-ті рр. XX ст. Інтенсивне забруднення навколишьного середовища.
- 3 етапи:
- 50-ті-70-ті рр. XX ст. Зростання забруднень. Ядерні випробування.
- 70-ті-80-ті рр. XX ст. Забрудення досягають апогею. Виникнення різних організацій: Green Peace (1971).
- 70-ті рр. XX ст-дотепер. Кардинальні зміни у відносинах людини і природи.
Принципи екології.
Принципи екології:
-
- “Все пов’язано з усім”;
- “Все мусить кудись діватись”;
- “Природа знає краще”;
- “Ніщо не минає даремно: за все потрібно платити”.
-
Поняття про біосферу та неосферу.
Біосфера – це область існування живих організмів на Землі (нижні шари атмосфери, верхні шари літосфери, гідросфера). Характеризується високою швидкістю відновлення: в середньому поновлюється за 8 років.
Глобальні проблеми екології.
Глобальні проблеми екології були вперше розглянуті на Всесвітній конференції ООН з питань екології (1982). Основні напрямки:
-
- Зміна атмосфери і клімату;
- Зміна гідросфери;
- Зміна літосфери;
- Зміна біоти (тваринного та рослинного світу);
- Зміна сільських та лісових господарств;
- Демографічні проблеми;
- Урбанізація;
- Вплив навколишнього середовща на здоров’я людей;
- Проблеми рощвитку промислових господарств;
- Проблеми, пов’язані із виробництвом і споживанням енергії;
- Проблеми транспорту;
- Розвиток природоохоронної освіти;
- Проблеми мілітарізації та вплив війни на навколишнє середовище.
Лекція №3-4.
- Будова атмосфери.
- Газовий склад атмосфери.
- Глобальні проблеми атмосфери.
- Джерела і види забруднення атмосфери.
- Способи та методи очищення атмосфери.
- Альтернативні джерела енергопостачання.
Будова атмосфери.
90% атмосфери знаходиться до висоти 40 км.
Функції атмосфери:
- регуляція клімату Землі та добових коливань температури;
- пропускання теплового випромінювання Сонця;
- зберігання тепла, виконання ролі транспорта водяної пара;
- джерело кисню для живих тварин.
Вважають, що атмосфера існує приблизно 3 міліарди років.
З висотою тиск та температура змінюється.
Сфери атмосфери:
- Тропосфера – приповерхневий шар атмосфери. З висотою температура змінюється на 0,50С на кожні 100 м. В тропосфері міститься приблизно 80% всієї вологи.
- Стратосфера – до висоти 40 км. Має постійну температуру –900С. В стратосфері знаходиться озоновий шар.
- Мезосфера – до висоти 80 км. Температура збільшується до висоти 50-60 км, а потім зменшується до висоти 80 км до –1000С.
- Іоносфера
- Екзосфера – складається з іонізованого водню з незначними домішками креміню, температура: 16000С
- Магнітосфера – захищає біосферу від потоку сонячної плазми, яка складається з магнітних полей і частинок високої енергії.
Первинний склад атмосфери: велика кількість газу, незначні домішки титану, аміаку.
Сучасний склад:
азот – 78%
кисень – 20,9%
аргон – 0,934%
вуглекислий газ – 0,033%
інші домішки з метану, гелію, неону, криптону.
Окрім того, в атмосфері містяться водяні пари (концентрація від 0,2% до 3%) та аерозолі: сульфатні та вуглеводні – промислового походження, морські, мінеральні.
В тропосфері аерозолі існують кілька тижнів, а в стратосфері зберігаються роками.
- Парниковий ефект – збільшення кількості вуглекислого газу в атмосфері. Наслідки: збільшення рівня світового океану та зміщення природних зон.
- Озонові дірки. Сонячне випромінювання складається з трьох ультрафіолетових компонент a, b, c. Негативний вплив здійснюють компоненти b і c – вони призводять до руйнування молекул білків. Озонова дірка характеризується зменшеною концентрацією озону – до 50% від норми. Причина виникнення – фреони FCl3, F3Cl2.
- Кислотні дощі – виникають внаслідок промислових викидів в атмосферу. Найбільшу небезпеку становлять окиси сірки і азоту. За останні 180 років кислотність опадів збільшилася в 100 разів. Наслідки: зменшення врожайності; розчинення солей кальцію, калію, магнію в грунтах; зменшення PH водоймищ до 4,5; прискорення корозії металів.
- Смог – дві різновидності: лондонський та лос-анджелеський.
Джерела забруднення атмосфери: природні, промислові та побутові процеси.
Види забруднень:
- забрудення природнього походження;
- забруднення, які утворюються в результаті згорання різних речовин та роботи транспорту;
- забруднення, які утворюються внаслідок промислових викидів;
- забруднення, які утворюються в результаті утиліхації промислових та побутових викидів.
Основні забруднення відбуваються за рахунок чадного газу, пилу, солей важких металів.
Способи очищення викидів в атмосферу:
- очищення від пилу, аерозолів, шкідливих речовин;
- очищення від газоподібних речовин;
- зменшення забруднення атмосфери для всіх видів транспорту;
Методи очищення атмосфери:
- механічні – базуються на силах гравітації та інерції;
- фізичні – базуються на використанні електричних способів, охолодженні, конденсації і поглинання;
- хімічні – реакції відновлення, нейтралізації, обміну, термоокислювання;
- фізико-хімічні методи (сорбції) – абсорбція, адсорбція, хемосорбція.
Альтернативні джерела енергопостачання:
- відновлювані: енергія вітру, морів (хвиль), прибою, Сонця; різниця температур;
- невідновлювані: біоенергетичні технології.
Лекція №5-6. Гідросфера
- Будова гідросфери.
- Водні ресурси України.
- Використання вод в промисловості, побутовому та сільському господарствах.
- Системи водопостачання.
- Водоочистка.
Вода є найбільш розповсюдженою речовиною на Землі. Всі живі організми на 60-99% складаються з води. Загальні запаси води на Землі складають 1,4·109 км3. З них 97,3% – морська вода; 2,7% – прісна. З прісних вод 72% складають льодовики; 22,4% – підземні і грунтові води; 0,35 – ставки і болота; 0,05 – річки.
Природньа вода на сьогоднішній день не має загальної класифікації.
Вода класифікується:
- за мінералізацією (кількість розчинених солей):
- прісні води – до 1 г/л;
- солоноваті води – 1-10 г/л;
- солоні води – 10-50 г/л;
- розсоли (ропани) – більше 50 г/л.
В середньому мінералізація світового океану складає бл. 35 г/л. Найсолонішою є вода Мертвого моря – 206 г/л.
Найбільш розповсюджені елементи у воді: , , , , , гідрокарбонати, , , .
Прісні води поділяються на:
- слабомінералізовані – до 200 мг/л;
- середньомінералізовані – 200-500 мг/л;
- підвищеної мінералізації – 500-1000 мг/л;
Для характеристики природньої води використовується твердість, яка визначається присутністю іонів кальцію та магнію, гідрокарбонатів, сульфатів, хлоридів і т.д. Твердість виражається в мг-екв/л. Твердість може бути:
- карбонатна (присутність , );
- некарбонатна (присутність , , , ).
Поняття водних ресурсів включає в себе всі води планети, які знаходяться в хімічно незв’язаному вигляді.
Основним джерелом водопостачання є річковий стік. Найбільший річковий стік має Бразилія (9,9·1012 м3). Україна має річковий стік прибл. 73,5·109 м3.
На Україні річковий стік розподіляється нерівномірно: 70% припадає на західні райони, де мешкає лише 40% населення; 30% припадає на дніпровські, донецькі та південні райони.
В принципі Україна забезпечена запасами прісної води, але деякі райони відчувають дефіцит (Крим). Для вирішення цієї проблеми будують канали і водосховища. На Україні діють 748 водосховищ і 4 канали.
Основним джерелом водопостачання є Дніпро. Малих річок налічується бл. 63 000. Стан малих річок в даний час набагато гірший, ніж великих. Це зумовлено їх маловодністю і відсутністю контролю. Стан підземних вод набагато кращий, ніж стан поверхневих.
Питна вода повинна містити заліза не більш, ніж 0,3 мг/л, і мати твердість не більш, ніж 7 мг-екв/л. Водопроводна вода мінералізована на 4-5 мг/л.
За діючим законодавством України воду свердловин дозволяється використовувати лише для пиття.
Всі галузі господарства по відношенню до водних ресурсів поділяються на дві групи:
- споживачі – забирають воду з джерел, використовують її, а потім повертають, але в іншому місті, іншій якості та іншій кількості;
- користувачі – воду з джерел не забирають, а використовують її як середовище, при цьому якість води може змінюватися;
Промисловість використовує до 20% споживчої прісної води. Кількість води, споживаної підприємствами, залежить від:
- типу продукції;
- технології виробничого процесу;
- системи водопостачання;
- кліматичних умов.
В промисловості 65-80% води використовується в системах охолодження.
Технологічні води:
- середовищеутворювальні – використовуються для розчинення і утворення пульпи, при збагаченні руд, гідротранспортуванні і т.п.;
- промивна – використовується для промивки газоподібних (екстракція) і твердих речовин;
- реакційна – виходить до складу реагентів і продуктів.
Енергетична вода використовується для отримання пари, нагрівання приміщень і т.п. Для оцінки обсягів промислового водоспоживання існує термін “водоємність виробництва” – це кількість води в м3, яка витрачається на створення 1 т продукції. Для прикладу:
- виробництво руд – 2-4 м3/т;
- виробництво х/б волокна – 2-5·103 м3/т.
Безповоротнє водоспоживання – виражається у відсотках і є кількістю води, яка не повертається в джерело. В промисловості безповоротнє водоспоживання вкладає 5-10%, а в теплоенергетиці – 0,2%.
Сільське господарство є основним споживачем прісної води – воно використовує до 70% всієї води для господарства. Питоме водоспоживання (кількість води, що витрачається на полив 1 га) в сільському господарстві залежить від наступних факторів:
- сільськогосподарська культура;
- географічні умови району;
- стан зрошувальних систем;
- способи поливу.
Для прикладу: питоме водоспоживання для цукрового буряку – 2500 м3/га, для рису – 8000-15000 м3/га.
Безповоротнє водоспоживання в сільському господарстві складає 20-60%.
Комунальне водопостачання (водопостачання населення) – задовольняє потреби населення, поливання вулиць, зелених насаджень і т.п. Питоме водоспоживання в цьому випадку – це добовий об’єм води, необхідний для потреб одного мешканця міста або села:
- для міста – 200-600 л/доб;
- для села – 30-50 л/доб.
В Москві питоме водоспоживання складає 600 л/доб, в Києві – 515 л/доб, в Івано-Франківську – 230 л/доб.
Водоспоживання постійно зростає. З 1950 року по сей день водоспоживання зросло в 7 разів. Причини: збільшення населення і підвищення благоустрою.
Системи водопостачання:
- прямоточна – найбільш проста: ДЖЕРЕЛО ВИРОБНИЦТВО ОЧИСТКА СКИД. Використовується при незначному забрудненні і достатності водних ресурсів. На сьогоднішній день використовується дуже мало.
- повторна – використання зворотніх вод без додаткової обробки та очищення:
ДЖЕРЕЛО ВИРОБНИЦТВО_1 ВИРОБНИЦТВО_2 …
ВИРОБНИЦТВО_N ОЧИСТКА СКИД.
N повинно бути не більш ніж 14.
Інший варіант:
- оборотна – вода використовується у виробництві багатогранно з безперервним або періодичним очищенням (системи охолодження).
Або інший варіант:
Сьогодні це найбільш поширена система водопостачання. Вона дозволяє значно зменшити забір води з джерела.
- замкнена – вода використовується багаторазово без очищення або з обробкою, яка виключає утворення забруднень та скид. Можливе лише підживлення у випадках, коли цього вимагає технологічний процес.
В залежності від призначення вода поділяється на питну, для технологічних потреб та ін. Розглянемо водопідготовку питної води. На питну воду існує держстандарт ГОСТ 2874-82. Підготовка питної води включає наступні етапи:
- Попереднє усунення завислих частинок за допомогою відстійників, решіток і т.д.
- Обробка води реагентами, які назив. коагулянтами. До них відносяться: , , .
- Змішування реагентів з водою в змішувачах.
- Утворення пластівців (рос. – хлопьев) в камерах пластівутворювачів (, ). Після цього вода оброблюється фтором. Місткість фтору за ГОСТом – 0,7-1,52 мг/л. Фтор є дуже важливим елементом очистки.
- Освітлення води в горизонтальних чи вертикальних відстійниках.
- Фільтрування води через швидкі фільтри. На цьому етапі вилучаються бактерії і мікрочастинки.
- Знезараження: хлорування або озонування, використання срібла, ультрафіолетового випромінювання, ультразвуку.
Лекція №7. Очищення стічних вод
- Забруднення гідросфери
- Методи очищення стічних вод
Склад стічних вод залежить від наступних факторів:
- Виду виробництва;
- похідної сировини;
- вибраної технології;
- типу та досконалості апаратури.
Типи забруднень:
- Теплове – спричинене спуском у водоймища гарячих вод. Наслідки:
- посилення випаровування;
- збільшення мінералізації;
- інтенсивне зростання рослинності;
- збільшення кількості органічної речовини.
За нормативами скидна вода повинна мати температуру, яка різниться від температури води у водоймі не більш, ніж на 3-50С.
- Нафтопродукти. Швидкість біохімічного розпадання нафти залежить від слідуючих факторів:
- температура;
- наявність у воді кисню та біогенних елементів (азот, фосфор, вуглець);
- хімічний склад найтопродуктів.
- ПАР (поверхнево-активні речовини). Очищення вод від ПАР – дуже складна річ: близько 50% ПАР залишаються невилученими. Наслідки:
- збільшення концентрації фосфатів;
- збільшення кількості синьо-зелених водоростів (як наслідок збільшення концентрації фосфатів);
- Забруднення важкими металами – напряму пов’язане з кумуоятивним (накопичувальним) ефектом;
- Побутові стічні води – побутове забруднення постійно зростає, що спричинене ростом населення та споживання.
- Кислотне забруднення.
Способи очищення стічних від:
- Механічні:
- усереднення – змішування з менш концентрованим розчином;
- відстоювання;
- центрифугування;
- осадження.
- Фізичні:
- випаровування;
- кристалізація – процес утворення кристалів солей MgSO4, NaCl та ін. при зниженій температурі;
- електро-магнітна обробка;
- виморожування.
- Хімічні:
- Нейтралізація – змішування кислих стічних від з лучом; додавання різних хімічних речовин: вапно, карбонат кальцію та ін.; фільтрування через нейтралізаційний матеріал.
- Окислення – використовується при очищенні вод від токсичних домішок: сульфідів, H2S і т.ін. додаванням окислювачів: Cl, O3, O2.
- Відновлення – застосовується тоді, коли вода містить легко відновлювані речовини.
- Біологічні:
-
- Фізико-механічні:
- флотація – процес молекулярного прилипання частинок забруднення до поверхні розділу двох фаз;
- зворотній осмос – процес фільтрування в розчині через напівпрониклі мемьрани;
- ультрафільтрація;
- електродіаліз.
- Фізико-хімічні:
- коагуляція;
- флокуляція – процес агрегації дрібних частинок за рахунок утворення між ними та молекулами флокулянтів: крохмаль, целлюлоза, кремнієва кислота, поліатридамід, поліепіленамін.
- екстракція – відбувається за рахунок нерозчинних у воді екстрагентів, в яких забруднення розчинюється краще, ніж у воді. Як правило, це органічні речовини.
- іонний обмін – базується на обміні іонів забруднень та іонітів. Іоніти поділяються на катіоніди (полімерні смоли, які мають обмінні катіони) та аніоніди (речовини, що мають обмінні аніони).
- сорбція – процес поглинання забруднень твердими речовинами (вугілля, кокс, селиногель та ін.).
Після проходження очищення проводять стериліцацію – процес знищення бактерій та мікроорганізмів. Стерилізацію проводять термічною обробкою, хлоруванням, озонуванням, ултрафіолетовою обробкою.
Схема очищення побутових стічних від показана на малюнку.
Лекція №8. Літосфера
- Будова літосфери.
- Грунти України.
- Проблема збереження грунтів в сільському господарстві.
- Корисні копалини України.
- Технологічне забруднення грунтів.
- Утворення відходів, їх характеристика і класифікація.
- Методи утилізації і знешкодження відходів.
- Принципи створення маловідходних технологій.
Літосфера – зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає всю земну оболонку з частиною верхньої мантії Землі і складається з осадкових порід, граніту і базальтових порід.
Нижня межа літосфери визначена нечітко і визначається зменшенням ясності порід, зміненням швидкості поширення сейсмічних хвиль і збільшенням електропровідності порід.
Товщина літосфери на континентах складає в середньому 25-200 км, в океані – 5-100 км.
На континентах земна кора тришарова: осадкові, гранітні та базальтові породи. Під океанами кора складається лише з осадкових та базальтових порід.
З глибиною щільність порід зростає. На поверхні земної кори – 2,2-2,7 г/см3, на глибині 400 км – 3,5 г/см3, на гибині 2900 км – 5,6 г/см3, в центрі ядра – 13-17 г/см3 (теоретичні значення).
Температура з гибиною теж збільшується: на глибині 100 км – 1300 К, на глибині 3000 км – 4800 К, в центрі ядра – 6300 К.
На глибині 100-150 км знаходяться тістоподібні породи – астеносфера – товщиною 100-150 км.
Грунти – це органо-мінеральні утворення, які виникли в результаті тривалої взаємодії живих організмів і субстрату (мінеральної речовини), а також в результаті розкладу органіки під впливом природніх вод та атмосферного повітря.
Грунти вперше класифікував М.М.Докучаєв.
На Україні налічується 650 різних типів грунтів. Вони відрізняються мінеральним складом, вмістом гумусу, біохімічними властивостями. Найбільш поширений тип – чорнозем. Україна має бл. 50% усіх земних запасів чорнозему. При загальній площі всіх земель України 67,4 млн. га розорано бл. 50% – найбільший показник в Європі.
Гумус – органічна речовина, яка відповідає за родючість грунтів. Сучасний український чорнозем містить 4,6% гумусу. На початку ХІХ ст. було 8-12%. Щорічно втрачається за рахунок мінералізації 14 млн. тон гумусу, а за рахунок ерозії – 19 млн. тон. Для утворення шару гумусу товщиною 1 см, необхідно 200-400 років.
Вміст гумусу в тундрі більший, ніж у тропіках.
Причини зникнення гумусу в грунтах:
- мінералізація;
- вітрова та водна ерозія: в результаті ерозії в грунтах зменшується вміст мікроелементів, від яких залежить родючість грунтів;
- винос гумусу з корнеплодами, на колесах транспортних засобів та ін.
Проблеми меліорації:
- забивання пор грунтів сіллю;
- підвищення рівня грунтових вод;
- підвищення мінералізації (N2, P);
- зменшення біологічної активності та родючості грунтів внаслідок використання пестицидів.
Заходи щодо підвищення родючості грунтів:
- у кожному конкретному районі повинно бути власне співвідношення лісів, водоймищ, степів;
- дотримання кормових, зернових та інших сівозмін;
- використання органічного землеробства (органічні добрива, торф);
- використання грунтової фауни;
- здійснення ряду меліоративних заходів.
Теплоенергетика на 83% залежит від корисних копалин, хімічна промисловість – на 75%, металургійна – на 80-90%.
З розвитком науково-технічного прогресу зростає кількість елементів, що використовуються в індустрії. На сьогоднішній день лише 1-10% корисних копалин йде у виробництво, інші 90% складає пуста порода та відвали.
Корисні копалини України за десятибальною шкалою оцінюються на 8 балів. Україна забещпечена наступними кориснми копалинами:
- графіт – 700%;
- ртуть – 200%;
- залізо – 140%;
- вугілля – 95%;
- газ – 22%;
- нафта – 8%.
Значна частина техногенних забруднень утворюється в результаті роботи гірничо-добувної та будівельної промисловості:
- підземні розробки: великі пустоти, тріщини, що викликає просідання грунтів, зникнення грунтових вод, терикони.
- поверхневі розробки: велике штучне зниження рівня рельєфу, зникнення підземних вод, забруднення атмосфери, порушення міцності грунтів внаслідок вибухів, великі відвали пустої породи, терикони.
На Донбасі 1000 териконів і лише 12 з них розрівняні та засипані землею. На Донецько-Придніпроський район приходиться 64% усіх забруднень.
В усьому світі за рік утворюється 850 млн. тон побутових відходів, які збираються на звалищах і забруднюють атмосферу, літосферу та гідросферу. Щорічно кількість відходів зростає на 2-3%.
Заходи щодо зменшення кількості утворюваних відходів:
- впровадження нових технологій видобування мінеральної сировини;
- комплексне використання мінеральної сировини;
- перехід на використання вторинних ресурсів.
Відходи виробництва – це різноманітні за складом та фізико-хімічними властивостями домішки, які характеризуються потенційною споживчою цінністю і які за своєю природою є вторинними матеріальними ресурсами, використання яких вимагає додаткових операцій з метою надання їм необхідних властивостей.
Переробка та захоронення відходів – дужк дорогий процес.
Джерела виникнення твердих відходів:
Наприклад, азотна промисловість дає 178 видів твердих відходів.
Класифікація твердих відходів:
- за галузями промисловості;
- за тонажністю;
- за цінними компонентами;
- за впливом на навколишнє середовище;
- за корозійним впливом на обладнання;
- за здатністю до запалення.
Факторами, які враховуються при розробці способів видалення одних речовин з інших, є відмінність розмірів, щільності, магнітних та електростатичних властивостей.
Методи цтилізації та переробки твердих відходів:
- класифікація та сортування:
- грохочення – це процес розділення твердих матеріалів на так звані фракції при їх переміщенні на поверхнях різної форми і різних розмірів:
- повітряна сепарація – базується на різниці впливу потоку повітря, яке продувається через потік подрібненого матеріалу на легкі і важкі частинки;
- зменшення розмірів частки:
- подрібнення – використовується для отримання з великих кусків речовини продуктів з дисперсністю 5 мм;
- здрібнювання – використовується для отримання з великих кусків речовини продуктів з дисперсністю < 5 мм;
- збільшення розмірів частки:
- гранулювання – це процес формування агрегатів різної форми з порошків, паст або розплавів матеріалу;
- брикетування – це збільшення розмірів матеріалу, яке проводиться двома шляхами: без зв’язуючих речовин під тиском понад 80 МПа та з додаванням зв’язуючих речовин під тиском 15-25 МПа. На процес брикетування впливають наступні фактори: склад, вологість, розміри матеріалу, температура, питомий тиск, тривалість пресування;
- високотемпературна агломерація – використовується для переробки пилу та дрібної рудної сировини. Стадії:
- приготвання шихти, до складу якої входять відходи виробництва, тверде паливо, додаткові компоненти;
- спікання шихти при температурі 1100-1600 0С;
- подрібнення отриманого агломерату до частинок 100-160 мм;
- класифікація;
- фракція дисперсністю < 8 мм повертається на повторну агломерацію.
- збагачення:
- відсадка – це процес розділення мінеральних речовин по щільності під дією змінних за напрямком струменів води або повітря, відбувається розшаровування;
- збагачення у важких суспензіях – базується на розділенні матеріалів за щільністю в гравітаційному полі в рідині, густина якої є проміжною між густиною часток, що розділяються. Приклад:
полівінілхлорид (ПВХ) – 1,313
полістирол (ПС) – 1,055
поліетилен високої густини (ПЕВГ) – 0,958
поліетилен низької густини (ПЕНГ) – 0,916
поліпропілен (ПП) – 0,901
- фізико-хімічне видалення:
- естрагування;
- розчинення;
- кристалізація;
- термічна обробка:
Основний прицип маловідходних технологій:
,
де E та – корисні енергія та кількість сировини, які використані на виробництво продукції, E та – загальні енергія та кількість сировини, які використані на виробництво продукції.
- Використання комплексних схем, які дозволяють використати максимальну кількість сировини в якості корисної і які забезпечують дотримання гранично допустимої концентрації шкідливих речовин у вотоках відходів.
- Схеми з повним колообігом води, тобто використання замкнутих та оборотних схем водопостачання.
- Енерготехнологічні схеми, які забезпечують найдоцільніше використання енергетичних ресурів.
- Технологічні режими, які забезпечують випуск продукції високої якості.
Лекція №9. Основи токсикології
- Вплив якості навколишнього середовища на здоров’я людей.
- Гігієнічні критерії якості довкілля. Поняття про ГДК, ГДЗ, ГДВ,СЗЗ.
- Токсикологія – наука про шкідливі речовини та їх класифікацію.
За даними Всесвітьної організації охорони здоров’я від забруднень води щорічно вмирає бл. 5 млн. новонароджених. В розвинених країнах основним джерелом смертності серед населення є промислові забруднення, а в бідних – голод. У 1983 році в країнах, що розвиваються від голоду померло бл. 450 млн. людей.
В Україні на сьогоднішній день середня тривалість життя складає 66 років.
Найбільше забруднення навколишнього середовища спричиняє металургійна та автотранспортна промисловості – 70-85% усіх забруднень. Запоріжсталь – один із найбільших забруднювачів України.
CO – чадний газ – утворюється в результаті неповного згорання палива. Негативний вплив на живі організми виявляється навіть при концентрації біля 1%, а при концентрації понад 4% – спричиняє смерть. Окис вуглецю потрапляє в кров та позбавляє ерітроцити здатності транспортувати кисень, що стає причиною кисневого голодування і смерті.
Окиси азоту в 10 разів небезпечніші за чадний газ. Утворюються в районах металургійної та хімічної промисловості, а також поблизу ТЕС. З’єднуючись з водою, утворює сполуки HNO2, HNO3, які викликають подразнення слизових оболонок та тяжкі захворювання.
Ненасичені вуглеводневі сполуки: етілен, пропілен – є причиною утворення смогу. Викликають подразнення слизових оболонок носа та очей.
SO3 – сірчаний ангідрид – викликає хвороби сеченевої системи та дихательних шляхів. Утворюється в районах хімічної, нафтохімічної та металевої промисловості, поблизу ТЕС, коксохімічних та цементних заводів.
Сполуки фтору, характерні для районів, пов’язаних із виробництвом керамічної, алюмінієвої, стальної, фарфорової та фосфорної продукції. У повітря потрапляють у вигляді газоподібних речовин (HF) та пилу (CaF2). Викликають захворювання зубів, скелету, пошкодження кісток.
H2S – сірководень – утворюється в результаті діяльності сульфатредуктивних бактерій: . Розчиняється у воді, легко поглинається слизовими оболонками і за високої концентрації викликає смерть.
Нафтопродукти – викликають головний біль, ушкодження кісткового мозку.
Свинець – призводить до зниження інтелектуального розвитку людини, глухоти, безпліддя, затримки росту та порушень вестибулярного апарату.
Ртуть – призводить до зниження працездатності, головного болю, за високих концентрацій викликає важкі отруєння і смерть.
Для визначення ступеня забруднення навколишкього середовища та впливу того, чи іншого забруднювача на біоту та здоров’я людей, а також для оцінки шкідливості забруднювачів використовуються наступні поняття:
- ГДК – гранично допустима концентрація – це такий вміст забруднювачів в навколишьому середовищі, який не здійснює впливу на працездатність та самопочуття людини, не шкодить здоров’ю в разі постійного контакту та не викликає змін у нащадків. ГДК повинна бути вищзначена для всіх шкідливих речовин. Існують ГДК середньодобові та разові. Середньодобові ГДК становлюються на основі даних спостережень за епідеміями, аваріями і при цьому додаються коефіцієнти запасу, а разові ГДК встановлюються при безпосередньому використанні шкідливих речовин.
У воді ГДК шкідливих речовин визначають як для питного господарства, так і для рибного. У грінтах ГДК шкідливих речовин встановлюється для орного шару.
- ГДВ – гранично допустимі викиди – це кількість шкідливих речовин, яка не повинна перевищувати ГДК на межі санітарної зони. ГДВ встановлюються з урахуванням розсіювання.
- ГДЗ – гранично допустимі зливи – це кількість розчинених у воді шкідливих речовин, яка не повинна перевищувати ГДК на межі санітарної зони. ГДЗ встановлюються з урахуванням розбавлення.
- СЗЗ – Санітарно-захисні зони – це ділянки землі навколо підприємств, створені для зменшення шкідливої дії отруйних речовин на здоров’я людей. В цих зонах як правило розмішуються склади, службові приміщення, але не можуть розташовуватися житлові будинки. В залежності від шкідливих речовин, які потрапляють в навколишнє середовище, розрізняють 4 типи СЗЗ (за радіусом):
- до 1 км – хімічні, нафтохімічні, металеві та целюлозно-паперові підприємства;
- 500 м – цементні, гіпсові підприємства, об’єкти механічної промислововсті;
- 300 м – ТЕС, залізо-бетонні підприємства;
- 100 м – машинобудівні підприємства, об’єкти електропромисловості.
За різними даними, в світі існує понад 6 млн. хімічних сполук, з яких бл. 80 тис. виробляються в промислових масштабах. Щорічно кількість хімічних сполук збільшується на 300-400 тис.
Токсикологія – це наука про потенційну небезпечність шкідливої дії речовини на організм і на екосистему в цілому.
Токсикологія поділяється на три взаємопов’язаних направлення:
- експертно-теоретична – вивчає закономірності взаємодії шкідливих речовин з біологічними об’єктами;
- профілактична – займається попередженням шкідливої дії речовини на організм людини.
- клінічна – досліджує захворювання внаслідок отруєння шкідливими речовинами.
Вплив токсичних речовин на організм може бути як негативний, так і позитвиний – все залежить від їх концентрації. Але існують речовини, які ні в якому випадку не здійснюють позитивного впливу – ксенобіоти.
Ксенобіоти – це чужерідні для живих організмів речовини (промислові отрути, пестициди, поверхнево-активні речовини та ін.), які не утворюються в ньому, а синтезуються штучно і потрапляють в живий організм внаслідок деяких факторів.
Розмір і положення позитивної зони (див. малюнок) залежить від наступних факторів:
- властивості самої речовини;
- вид об’єкту, на який діє шкідлива речовина;
- умови взаємодії речовини з організмом.
Токсичність – це міра несумісності шкідливої речовини з організмом.
Токсичність речовини тим більша, чим менша її кількість викликає смерть.
Всі класифікації шкідливих речовин поділяються на групи:
- Загальні – базуються на загальних принципах оцінки:
- За хімічними властивостями:
- органічні;
- неорганічні;
- елементорганічні;
- За метою використання:
- промислові;
- отрутохімікати;
- побутові хімікати;
- ліки;
- отрути тваринного, рослинного та мікробного походжень;
- бойові отруйні речовини;
- За ступенем токсичності:
- надзвичайно токсичні;
- високотоксичні;
- помірнотоксичні;
- малотоксичні;
- Спеціальні – відображають зв’язок між окремими фізико-хімічними властивостями речовин та виявленням їх токсичності.
Отруєння живого організму складається із двох фаз (див. малюнок).
Період резорбції продовжується до моменту досягнення максимальної концентрації шкідливої речовини.
Процес елімінації продовжується до моменту повного очищення організму від отрути.
Самотогенна фаза настає після видалення шкідливих речовин з організму. Це загальний токсичний ефект, який є результатом токсичної дії речовини на організм.
Набір: О.Шиков, 2001-2002 рр.