Прогноз последствий взаимодействия челокека с природой

2. Энергосбережение

Энергосбережение  — это разработка систем, более  эффективно использующих энергию, т. е. обеспечивающих такой же или даже более высокий уровень транспортных услуг, освещения, отопления, производительности труда и т. д. при меньших энерготратах, а именно:

— вдвое сокращен расход автомобильного горючего — с 18,2 до 9,1 л на 100 км пробега. Только это уже позволяет экономить около 2 млн баррелей сырой нефти в сутки;

— разработаны модели автомобилей, у которых средний  расход горючего 2,23-3,4 л на 100 км пробега, фирма «Рено» создала автомобиль, использующий 1,9 л на 100 км пробега;

— улучшив термоизоляцию  помещений, можно снизить энергорасходы на отопление и охлаждение и сэкономить еще по меньшей мере миллиард баррелей нефти в год;

— заменив традиционные электролампы флуоресцентными: у ламп накаливания кпд составляет всего 5%, а 95% энергии теряется в виде тепла; у флуоресцентных ламп КПД близок к 95%;

— когенерирование подразумевает размещение электрогенератора вместе с источником энергии для него непосредственно в каждом здании. Тогда выделяемое при получении электричества тепло используется на месте для отопления и горячего водоснабжения (зимой) и кондиционирования (летом). В результате можно сэкономить 30% топлива. Еще одно преимущество когенерирования состоит в том, что исключаются перебои в электроснабжении и падения напряжения в сети, случающиеся в высокоцентрализованных системах;

— экономия сырой  нефти и других видов ископаемых топлива позволит смягчить парниковый эффект, связанный с выбросами в атмосферу двуокиси углерода, сократить масштабы кислотных дождей, снизить приземной уровень озона и других загрязнителей воздуха, возникающих в основном при сжигании этих энергоресурсов;

— изменение образа жизни. Быт современных людей весьма расточителен в смысле энергозатрат. Некоторые его изменения (не использовать одноразовую тару, сдавать бутылки, бумагу, вторичное сырье и т. д.) могут обеспечить энергосбережение.

Снизить потребление  сырой нефти и других традиционных видов топлива можно, заменив  их другими источниками энергии. Такой переход неизбежен в  долгосрочной перспективе, поскольку  возможности энергосбережения ограничены законами термодинамики. Все это, естественно, должно сочетаться с развитием энергосберегающих  технологий.

3. Природозащитные мероприятия, роль технического прогресса в защите окружающей среды

Защита окружающей среды — комплексная проблема, которая может быть решена только совместными усилиями специалистов различных отраслей науки и техники. Наиболее эффективная форма защиты окружающей среды от вредного воздействия промышленных предприятий — переход к малоотходным и безотходным технологиям, а в условиях сельскохозяйственного производства — к биологическим методам борьбы с сорняками и вредителями. Это потребует решения целого комплекса сложных технологических, конструкторских и организационных задач. Экологизация промышленного производства должна развиваться по следующим направлениям:

• совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов вредных примесей и отходов в окружающую среду;
• широкое внедрение экологической экспертизы всех видов производств и промышленной продукции;
• замена токсичных и неутилизируемых отходов на нетоксичные и утилизируемые;
• широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей среды.

Таким образом, рациональное использование ресурсов и обеспечение  качества окружающей среды являются общей задачей, которую должны решать специалисты различных областей науки и отраслей техники.

Инженерно-экологические  мероприятия предполагают создание такой природно-промышленной системы, которая позволила бы обеспечить эффективное использование и охрану природных ресурсов в процессе работы того или иного производства. В инженерно-экологические мероприятия входят три группы мероприятий: инженерные, экологические и организационные.

Инженерные мероприятия  направлены на совершенствование существующих и разработку новых технологических процессов, машин, механизмов и материалов, используемых в производстве с целью исключения или смягчения негативных воздействий предприятий на природную среду.

Экологические мероприятия  обеспечивают самоочищение (при загрязнении) природной среды или самовосстановление (при нарушении равновесия). Экологические мероприятия могут быть абиотическими и биотическими.

Подгруппа абиотических мероприятий основана на использовании  естественных, физических и химических, процессов, протекающих во всех составляющих биосферы, которые позволяют снизить опасность вредного антропогенного воздействия, уменьшить или исключить его последствия.

Биотические мероприятия  основаны на использовании живых организмов, обеспечивающих функционирование экологических систем в зоне влияния производства. К ним относятся биологическая рекультивация и биологическая очистка сточных вод, ликвидация загрязнений почв с помощью специальных растений или микроорганизмов, способных извлекать и перерабатывать загрязняющие вещества. Биотическим мероприятием является также самозарастание нарушенных земель.

Организационные мероприятия  связаны с управлением, структурой и функционированием создаваемы: или действующих природно-промышленных систем. Они подразделяются на плановые и оперативные.

Классификация инженерных мероприятий,

направленных на охрану окружающей среды

Плановые мероприятия  рассчитаны на длительную перспективу  с учетом развития производства непроизводительной инфраструктуры крупных природно-промышленных систем. К ним относятся выбор месторасположения новых производств с учетом взаимного расположения других источников загрязнений атмосферы; передислокация из городов и поселков предприятий с высокой интенсивностью вредного воздействия; выбор места расположения отвалов и свалок; перемещение рекреационных территорий, объектов культурного назначения из зон воздействия и влияния предприятий в чистые зоны; изменение путей и режимов движения транспорта; устройство санитарно-защитных зон.

К подгруппе оперативных  относятся мероприятия, применяемые  в экстремальных ситуациях, возникающих на производстве или в природной среде.

Экстремальные ситуации на производстве обычно сопровождаются авариями (взрывы, пожары, разрывы трубопроводов) и приводят к залповым выбросам и  сбросам, загрязняющим окружающую среду.

Эти принципиальные направления основаны на цикличности  материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют  замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых  в полной мере учитываются все  взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными.

Подобно любой экологической  системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

Принципиально новый  подход к развитию всего промышленного  и сельскохозяйственного производства — создание малоотходной и безотходной технологии.

Понятие «полностью безотходная технология» условное, так как ни одно производство невозможно без отходов. Даже природные круговые процессы сопровождаются образованием отходов.

Малоотходные и  безотходные технологические процессы и системы должны функционировать таким образом, чтобы не нарушать естественного хода процессов, протекающих в природе.

Разработаны следующие  рекомендации по созданию малоотходных и ресурсосберегающих технологий:

• все производственные процессы должны осуществляться при минимальном числе технологических этапов, поскольку на каждом из них образуются отходы и теряется сырье;
• технологические процессы должны быть непрерывными, что позволяет наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
• единичная мощность технологического оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному коэффициенту полезного действия и минимальным потерям;
• при разработке нового технологического оборудования необходимо предусматривать широкое использование автоматических систем на базе компьютерной техники, обеспечивающих оптимальное ведение технологических процессов с минимальным выходом вредных веществ;
• выделяющаяся в различных технологических процессах теплота должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы, сырье и снизят тепловую нагрузку на окружающую среду.

С учетом этих общих  рекомендаций можно определить основные направления в совершенствовании малоотходных технологий для отраслей промышленности, наносящих урон окружающей среде.

Так, в энергетике необходимо шире использовать новые  методы сжигания твердого топлива, например в кипящем слое, а также оборудования, в частности горелок с низким выходом вредных веществ, что  способствует снижению содержания вредных веществ в отходящих газах; разрабатывать эффективные системы очистки этих газов от пыли и оксидов серы и азота; применять экологически чистые источники энергии: термальных вод, солнечную, ветра, воды.

В черной и цветной  металлургии необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное и рациональное использование рудничного сырья:

— вовлечение в  переработку газообразных, жидких и  твердых отходов производств, снижение выбросов и сбросов вредных веществ  с отходящими газами и сточными водами;

— использование  отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, дорожных покрытий и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

— использование  ресурсосберегающих процессов, позволяющих  интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоносителей, снизить объем отходящих газов и вредную нагрузку на окружающую среду;

— резкое сокращение расхода свежей воды и уменьшение количества сточных вод путем  дальнейшего развития и внедрения  безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

— разработка и  широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного

4. Современные  биотехнологии охраны окружающей  среды

В последние годы в экологической науке все  больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.

Применительно к  охране окружающей человека природной  среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (Журавлев В.П. и др., 1995).

История биотехнологии  насчитывает тысячелетия (хлебопечение, виноделие, сыроделие и т. д.). Однако ежегодно появляются новые прикладные направления биотехнологии, общим  подходом для которых является искусственное создание условий для эволюционных, биогеохимических процессов на Земле в виде характерных биореакторов, реализующихся с большими скоростями, оставаясь совместимыми по своим продуктам с окружающей природной средой.

Биотехнология нашла  широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:

• утилизация твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
• биологическая очистка природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
• микробное восстановление загрязненных почв, получение микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
• компостирование (биологическое окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);
• создание биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

На транспорте необходимо внедрение экологически чистых видов топлива (газа, неэтилированных бензинов), устройство каталитического дожигания и улавливания вредных веществ, широкое внедрение электромобилей.

В холодильной технике  и технике кондиционирования переходить от хладагентов на базе хлорсодержащих углеводородов (фреонов), разрушающих озоновый слой, к озонобезопасным смесям, состоящим только из фторуглеводородов.

В машиностроении разрабатывать  системы водоочистки для гальванических производств, переходить к замкнутым  системам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод, в области обработки металлов шире использовать получение деталей из 
пресс-порошков.

В целлюлозно-бумажной промышленности внедрять процессы с  низким расходом свежей воды на единицу  продукции, применяя замкнутые и  бессточные системы промышленного водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения, содержащиеся в древесном сырье, для получения целевых продуктов, совершенствовать процессы отбеливания целлюлозы с помощью кислорода и озона; улучшать 
переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; создавать производственные мощности по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.

5. Последствия  загрязнения

Загрязнение может  иметь ряд нежелательных последствий:

• неприятное и эстетически неприемлемое воздействие: неприятные запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение поверхности зданий и памятников;
• нанесение ущерба имуществу: коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов, использованных для возведения зданий и памятников, загрязнение одежды, зданий и памятников;
• нанесение ущерба растительности и животному миру: снижение продуктивности лесов и продовольственных культур, вредное воздействие на здоровье животных, что приводит к их вымиранию;
• вред для здоровья человека: распространение инфекционных заболеваний, раздражение и болезни дыхательных путей, изменения на генетическом уровне, изменение репродуктивной функции, раковые заболевания;
• нарушение систем жизнеобеспечения на локальном, региональном и глобальном уровнях: изменения климата и снижение естественной скорости круговорота веществ и поступления энергии, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека и других живых существ.