Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Предмет, методы и задачи промышленной (инженерной) экологии




 

В одном из прогнозов грядущих научных открытий первых двух десятилетий 21 века, сделанных известным немецким ученым-физиком Хариольфом Группом, путем опроса 900 ученых, экономистов и других специалистов в различных областях знаний, приводятся следующие данные, касающиеся решения экологических проблем:

– в 2003 г. будет освоена новая технология обеззараживания почв с помощью микроорганизмов; начнется массовое строительство жилых домов с солнечными батареями на крышах и фасадах;

– в 2010 г начнется строительство солярных (солнечных) заправочных станций для электромобилей, т.е. аккумуляторы машин будут заряжаться от солнечных мини-электростанций;

– в 2014 г. скорость поезда на магнитной подушке, построенного по немецкой технологии, превысит 1000 км в час.

Таким образом, даже этот небольшой экскурс в недалекое будущее свидетельствует о приоритете решения экологических проблем в области транспорта, строительства, энергетики. Известно, что развитие производственных процессов немыслимо без использования природных благ (ресурсов): воздуха, воды, нефти, угля, различных руд и т.д. По мере развития общества, науки, техники происходит все более активное вовлечение природных ресурсов в хозяйственную деятельность людей. Анализ сложившейся экологической ситуации позволяет сделать вывод о том, что неуклонный рост численности населения и масштабов индустриального производства на нашей планете при фиксированных масштабах и объемах ее биосферы обусловили в настоящее время теснейшую взаимозависимость между здоровой социально-экономической жизнью общества и состоянием окружающей природной среды. Эта зависимость проявляется, главным образом, в том, что рост благосостояния общества зависит от темпов и эффективности экономического развития. Масштабы и уровень использования природных ресурсов оказывают решающее влияние на темпы и эффективность экономического развития общества, в то же время нормальные экологические условия, здоровая экологическая среда зависят от того, насколько рационально и научно обоснованно происходит индустриальное воздействие общества на природу. Усиление отрицательных воздействий технического прогресса на окружающую природную среду связывают с быстрым возрастанием масштабов производства, с расширением сферы вмешательства человека в естественные процессы, протекающие в биосфере. Однако, более глубокий анализ показывает, что антропогенная деятельность создает негативные последствия за счет качественных различий кругооборота вещества в искусственных эколого-экономических (хозяйственных) системах по сравнению с естественными. В естественных экологических системах кругооборот вещества достаточно замкнут, в них растительная масса, поэтапно трансформируясь в трофических цепях, в конце цикла становится пригодной для питания растений. В хозяйственных системах утилизируется лишь незначительная часть природного вещества, а большая его часть возвращается в биосферу, причем уже на качественно другом уровне, наделенная в процессе производства новыми, как правило, вредоносными физико-химическими свойствами. Именно эта неутилизируемая часть вещества и образует «пресс», давящий на природу. Следовательно, основная причина отрицательного воздействия производства на окружающую среду состоит не столько в росте масштабов производства, сколько в характере его технологии.

Самый мощный средообразующий фактор в современном мире – это деятельность человеческого общества. В погоне за максимальной отдачей вкладываемых средств люди не придают значения последствиям, которые могут возникнуть при этом, или просто не предвидят их. Экономические, социальные, технологические и биологические процессы в окружающем человека мире ныне столь тесно связаны и взаимозависимы, что возникла объективная необходимость рассматривать современное производство (предприятие) как функционирование сложной эколого-экономической системы, не противопоставляющей экономическую и природную системы друг другу. Современное производство, если оно целенаправлено и планомерно организовано, может и должно не только использовать, но и воспроизводить природные ресурсы. Для осуществления крупных природоохранных и природовоспроизводящих проектов нужны крупные средства, которые могут быть выделены на эти цели только при наличии мощного экономического потенциала. Поэтому речь должна идти не об ограничении темпов экономического развития, а о сохранении высоких темпов экономического развития без ущерба для окружающей природной среды. Нам важно понять, каким требованиям должно отвечать современное производство, транспорт в современном обществе устойчивого развития, а также круг возникающих проблем и пути их решения. Следует напомнить, что общество устойчивого развития представляет собой отлаженную систему взаимодействия экономической и экологической сфер, когда воздействие человека на окружающую среду остается в пределах хозяйственной емкости биосферы и неразрушающей природной основы для воспроизводства человеческой жизни. Круг решения экологически значимых параметров в таком обществе включает изучение характеристик экологической безопасности предприятий, уменьшение и исключение загрязнения окружающей среды.

Загрязнением называют привнесение в какую-либо среду или возникновение в ней новых, нехарактерных для нее физических, химических или биологических веществ, агентов или превышение в рассматриваемое время естественного, средне-многолетнего уровня концентрации перечисленных агентов в среде в количествах, вызывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну. Следует выделить два принципиально различных пути борьбы с загрязнениями:

– очистка выбросов и стоков промышленных и сельскохозяйственных предприятий в окружающую среду;

– совершенствование технологий производства, организация малоотходных и безотходных технологий.

Первый способ, который некоторые экологи называют перемещением вредных начал в пространстве, широко используется в настоящее время, однако, не дает кардинального решения проблемы, так как не всегда удается полностью прекратить поступление вредных веществ в биосферу. В процессе очистки один вид веществ, загрязняющих среду, превращается в другой – возникают проблемы утилизации других видов загрязнений, очистные сооружения требуют больших капитальных вложений и работают, в основном, с низкой эффективностью. Также распространено складирование на полигонах и дампинг (утопление в морях) твердых химических и радиоактивных отходов открытым способом или в упаковке. В слаборазвитых странах распространен метод строительства предприятий, технологическая схема которых не имеет достаточной очистки отходов или вовсе фирмы не предусматривают их эксплуатацию. Таким образом, указанный путь способствует «экспорту» опасных веществ по всему земному шару.

Второй путь более радикален и экономичен. Смысл его состоит в том, чтобы технологические процессы в максимальной степени имитировали природные, позволяющие утилизировать все вредные для биосферы вещества. Эти вещества должны не выбрасываться в окружающую среду, а использоваться в виде вторичного сырья для промышленности, например, получение биогаза из активного ила очистных сооружений, переработка мусора в компост или его сжигание с получением полезной энергии, использование макулатуры, металлолома. Таким образом, этот путь предусматривает более экологически приемлемые меры устранения отходов, а именно их сортировку и повторное использование, и по большому счету – рециклинг ресурсов. Проблема рециклинга ресурсов является не только экологической, но и экономической, так как позволяет экономить сырье, топливо и другие ценные и дорогостоящие материалы. Таким образом, важность проблемы защиты окружающей среды от загрязнения требует принятия неотложных мер по совершенствованию технологических процессов современных производств в отношении количества отходов и их использования в виде вторичных ресурсов.

К неотложным прикладным задачам современной экологии относятся:

– обеспечение экологической безопасности за счет неистощающего природопользования;

– разработка экологических основ промышленного и сельскохозяйственного производства;

– выработка социальных и экономических механизмов решения экологических проблем;

– решение организационно-правовых проблем управления природопользованием;

– развитие методов социально-экологического прогнозирования.

Поэтому необходимо формирование такой науки, которая позволила бы согласовывать интересы современного общества с поддержанием оптимальной природной среды. Этого можно достигнуть при тесной взаимосвязи экологических проблем с экономическими, технологическими, медико-гигиеническими и политическими областями, т.е. при разработке синтетических направлений на стыке экологии с другими отраслями знаний. Такими направлениями являются экологическая диагностика, токсикология, экологическая экспертиза текущего и планируемого природопользования, экологический мониторинг, экологическая инженерия и системотехника. Междисциплинарной наукой является антропогенная экология, базирующаяся на комплексе «экологизированных» фундаментальных наук и прикладных дисциплин, решающих проблемы рационального взаимодействия общества и природы. Целью нашего курса является изучение экологии современного производства, раздела инженерной экологии – прикладной дисциплины, представляющей собой систему обоснованных инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества окружающей среды, здоровья работающих людей и населения. При этом необходимо рассматривать источники и классификацию загрязнений атмосферы, гидросферы, литосферы; методы и инженерные решения уменьшения или полного устранения этих загрязнений; технологические приемы очистки воздушных выбросов, содержащих вредные примеси; технологические приемы и инженерное оформление очистки сточных вод; пути снижения акустических нагрузок и электромагнитных излучений на окружающую среду. Успешное развитие фундаментальных и прикладных экологических исследований возможно только в случае организации имеющейся и поступающей информации в виде компьютеризованных информационных систем и банков данных. Одной из важных экологических проблем является разработка научно обоснованных мероприятий по биологической очистке среды. Таким образом, в процессе производственной деятельности человека возникла экологическая система нового уровня – промышленное предприятие, включающее в себя материальные, энергетические и людские ресурсы, занятые в производственном процессе. Составляющими данных экосистем являются человек, производственный объект и окружающая среда. Подобные системы имеют свои особенности: неадекватность поведения естественных и искусственных объектов, многомерность протекающих в системе процессов. Подобно естественным экосистемам, которые представлены как микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд), макроэкосистемы (океан, континент), экосистемы «человек – производственный объект – окружающая среда», могут быть трех уровней: глобальные (крупный промышленный регион), региональные (любое промышленное предприятие), локальные (цех, производственное помещение, рабочее место). Таким образом, предметом исследования инженерной экологии является взаимодействие технологических и природных процессов в промышленно-природных экологических системах «человек – производственный объект – окружающая среда» различных уровней. Для разработки технических методов защиты, как человека, так и окружающей среды, некоторыми авторами (Медведев В.Т.) вводится обобщенное понятие антропогенный производственный фактор (АПФ) – фактор, способный вызвать негативные изменения здоровья человека, непосредственно занятого в производственном процессе, и антропогенные изменения окружающей среды, подверженной воздействию данного производственного процесса. Природа АПФ определяется физическими, химическими, биологическими, психофизиологическими свойствами. По действию АПФ на живой организм они определяются следующим образом:

─ вредные – при их воздействии на работающих возникают заболевания или снижение работоспособности (например, шум, вибрация, электромагнитные излучения);

─ опасные АПФ – их воздействие вызывает у работающих резкое ухудшение здоровья или травмы (электрический ток, различные газы и т.д.);

─ особо опасные АПФ – при определенных условиях приводят к промышленной аварии, т.е. катастрофическим последствиям (ионизирующее излучение, пожар, взрыв и выброс большого количества вредных газов).

Выявление и анализ антропогенных производственных факторов, разработка комплекса способов и средств, позволяющих достигнуть гармонизации взаимодействия человека с окружающей средой, являются по существу инженерно-экологическим обеспечением производственного процесса.

Приведем еще одно определение промышленной (инженерной) экологии (Иванов Н.И. с соавторами) – это область знаний, изучающая воздействие промышленности и транспорта от отдельного предприятия и транспортного средства до техносферы в целом на окружающую среду в целях ее охраны, а также обеспечение рационального природопользования и экологической безопасности населения. Методической основой курса экологии современного производства является научный анализ экологической характеристики современных промышленных процессов: технологии, аппаратурного оформления, сырьевых и вспомогательных материалов, их воздействия на окружающую среду, а также возможного взаимодействия и влияния на человека на всех этих уровнях. Роль промышленной экологии как науки и курса экологии современного производства, одного из разделов этой науки, весьма важна, с точки зрения разработки стратегии и тактики перехода от насыщенной загрязнениями техносферы к преобразованной человеческой мыслью ноосфере.

Техносфера представляет собой совокупность искусственных объектов, созданных целенаправленной деятельностью человека, и природных объектов, измененных этой деятельностью. Техносфера является составной частью ноосферы, построение которой должно стать основной целью мирового сообщества. Поскольку система «человек – окружающая среда» замкнутая, любое нарушение баланса в ней может привести к катастрофическим последствиям. Например, в процессе эволюции в природе сложился тепловой баланс, определяемый аккумулированием энергии в органических соединениях и рассеянием ее в виде тепла. Автотрофные организмы – растения трансформируют солнечную энергию в органические вещества, в отличие от этого процесса человек сжигает органические вещества и получает тепло, т. е. переводит запасенную энергию в тепло. При добыче органических ресурсов человек разрушает почвенный покров, нарушает биологический почвенный комплекс, что способствует деградации почв. Нами уже было отмечено, что природные ресурсы используются человеком крайне неэффективно. Следовательно, основная причина отрицательного воздействия производства на окружающую среду состоит не столько в росте масштабов производства, сколько в характере его технологии. Самый мощный средообразующий фактор в современном мире – это деятельность человеческого общества. В погоне за максимальной отдачей вкладываемых средств люди не придают значения последствиям, которые могут возникнуть при этом, или просто не предвидят их. Особенно интенсивным было развитие экономики в последние 50 лет, когда возникла «пропасть между экономистами и экологами» в их восприятии реалий. По этому поводу Л. Браун (2003) писал: «Экономисты смотрят на беспрецедентный рост мировой экономики, торговли и капиталовложений и полагают, что так будет продолжаться и дальше. Они с обоснованной, как им кажется, гордостью замечают, что масштабы мировой экономики выросли в 7 раз: стоимость товаров и услуг, произведенных в мире, в 1950 г. составляла 6 трлн долл., а в 2000 г. – уже 43 трлн, что позволило поднять уровень жизни на высоту, о которой прежде и не мечтали. Экологи смотрят на тот же рост и понимают, что он является результатом сжигания огромного количества ископаемого топлива, цена на которое искусственно занижена, и что этот процесс ведет к дестабилизации климата на планете. А в будущем они предвидят усиление жары, все более разрушительные шторма, таяние ледников в горах, а также подъем уровня Мирового океана, в результате чего сократиться поверхность суши, в то время как население планеты продолжает расти. Экономисты видят показатели экономического процветания, а экологи озабочены последствиями, которые влечет за собой экономика, изменяющая климат планеты. Теми последствиями, которые пока нельзя предвидеть». По данным съемок из космоса, на суше сохранилось менее 30% земель, не вовлеченных в техносферу. Этот показатель существенно различается на разных материках, в % : Европа – 15,6 ненарушенных территорий, Африка – 48,9, Антарктида – 100,0, вся суша – 51,9, вся суша без учета ледяных, скальных и оголенных поверхностей 27. Современное состояние биосферы в первую очередь зависит от восьми стран – «экологических тяжеловесов» (Э – 8), которые объединяют более 50% населения Земли, мирового экономического производства, выброса углерода, лесного хозяйства и биоразнообразия. Э – 8 – это США, Россия, Япония, Германия, Китай, Индия, Индонезия и Бразилия (по Флейвин, 1998) На эти страны приходится, в долях %: 56 в мировом населении; 59 в мировом валовом продукте; 58 в выбросе углерода, 53 в мировых запасах леса. Но внутри этого списка имеются большие различия. На долю США приходится (в выше приведенном порядке) 5, 26, 23 и 6, на долю России – 3, 2, 7, 21, доля Китая – 21, 2, 13, 4, 0,3 – соответственно. Самые значительные запасы леса в России и Бразилии, большее количество населения в Китае и Индии – 21 и 13, соответственно. Можно сказать, что человек с целью обеспечения своему виду максимального выживания был вынужден пойти по пути техногенного развития, который давал ему неоспоримые преимущества перед любым другим видом живых организмов. Такой путь выбран человеком благодаря высокой степени организации его нервной системы, и прежде всего головного мозга. Степень воздействия человеческой деятельности на природные комплексы возрастает с каждым десятилетием. Для преобразованного человеческой деятельностью мира предложен термин техносфера, которая может быть определена как область проявления технической деятельности человека. Особенностью техносферы является то, что область жизни в ней постоянно подвергается разнообразным и порой чрезвычайным по мощности залповым воздействиям. В начале эволюции техносферы эти воздействия были направлены практически полностью на живое вещество с целью максимально возможного обеспечения человека пищевыми ресурсами, т.е. человек как бы навязывал отдельным видам особый техногенный ритм жизнедеятельности. В результате многие виды животных и растений попросту исчезли, выпали из продолжающейся эволюции биосферы. С момента перехода к искусственному воспроизведению пищевых ресурсов (скотоводство и земледелие) человек начал вовлекать в сферу своих экономических интересов другие природные ресурсы – полезные ископаемые, воду и пр. С каждым десятилетием интенсивность хозяйственной деятельности ускоряется. В результате этого биосфера не только изменилась, она изменила свою пространственно-временную структуру и энергетическую сущность, превратившись в область активной технической деятельности, или в техносферу. Однако в связи с нарушением эволюционно выработанного равновесия, выпадением части звеньев, ускорением всех процессов техносфера как система весьма уязвима и крайне неустойчива. Пример тому – глобальные катастрофы, обрушивающиеся на планету в последние десятилетия, лавинообразное исчезновение видов растений и животных (например, в последнее время тараканов, мух, комаров; в зоопарках теперь есть разделы демонстрирующие этих животных, в том числе, блох, вшей), нарастание количества патогенных мутаций, вызывающих и провоцирующих совершенно чуждые человеку заболевания, и т.д. Кроме того, в техносфере появился новый, не свойственный биосфере элемент – техномасса, техновещество. Техновещество соотносится с биовеществом следующим образом:

Биовещество, т/год Техновещество, т/год

(на суше) (на суше)

Биомасса 1012 Техномасса – 1013 1014

Биопродукция – 10 11 Технопродукция – 10 11 – 1012

Техновещество обладает огромной геологической активностью и очень быстро изменяет облик планеты. В некоторых крупных промышленных регионах вырабатывается такое количество энергии, что оно практически соизмеримо с интенсивностью потока солнечной энергии. В таблице 1 представлена сравнительная характеристика энергетической мощности биосферы и техносферы.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика энергетической мощности биосферы и техносферы

Район Техногенная энергия эрг/с х см2 Солнечная радиация эрг/с х см2
Аляска (США) 18,6 х 103 18,1 х 103
Рурская область (Германия) 10,3 х 103 50,4 х 103
Лос-Андежелес (США) 21,2 х 103 108,8 х 103
Манхаттан (Нью-Йорк) 630,0 х 103 93,7 х 103

Следует помнить о принципиальном различии между солнечной и техногенной энергией. Солнечная радиация поступает к нам из «дарового» источника, техногенная – появляется при уничтожении невосполнимых форм энергии, накопленных экосистемами на протяжении всего времени существования планеты. Техновещество расходует потенциальную энергию ныне существующей биосферы примерно в 10 раз быстрее, чем она может быть аккумулирована всем современным живым веществом. Поэтому разрушительная функция техновещества намного превосходит все его созидательные качества. Техносфера, созданная человеком с целью максимального удовлетворения его потребностей, сделала жизнь человеческой цивилизации значительно комфортнее, однако она стала основной угрозой человеку как живому виду. Наступил момент выбора: либо человечество посредством того же техновещества предпримет попытку возродить естественную биосферу, либо будет уничтожено в результате жизнедеятельности техносферы. Все что связано с производственной деятельностью человека, (перестройка биосферы и создание новой планетной оболочки – техносферы) называют техногенезом. Антропогенные факторы воздействия на окружающую среду являются результатами техногенеза. Созданные в процессе техногенеза или возникшие как побочный результат искусственные (техногенные вещества, включая вышедшую из строя технику и оказывающие определенные воздействия на среду обитания организмов) называются техногенной продукцией. Техногенез, являясь антропогенным фактором, различается по объему воздействия на атмосферу, гидросферу, литосферу. Техногенез классифицируется по свойствам и по масштабам воздействия – на локальный, региональный, глобальный; по характеру – на прямой и косвенный; по продолжительности воздействия – на кратковременный, долговременный, постоянный. Действующие факторы техногенеза классифицируются по агрегатному состоянию – жидкие, газообразные, твердые; по интенсивности воздействия и по общепринятой классификации – физические, химические, биологические и психофизические. Именно психофизические факторы служат оценкой степени воздействия промышленных загрязнений, шума, энергоизлучений по их количеству, механизму воздействия. Поскольку система «человек – окружающая среда» замкнутая, любое нарушение баланса в ней может привести к катастрофическим последствиям. Например, в процессе эволюции в природе сложился тепловой баланс, определяемый аккумулированием энергии в органических соединениях и рассеянием ее в виде тепла. Автотрофные организмы – растения трансформируют солнечную энергию в органические вещества, в отличие от этого процесса человек сжигает органические вещества и получает тепло, т. е. переводит запасенную энергию в тепло. При добыче органических ресурсов человек разрушает почвенный покров, нарушает биологический почвенный комплекс, что способствует деградации почв.

Экономические, социальные, технологические и биологические процессы в окружающем человека мире ныне столь тесно связаны и взаимозависимы, что возникла объективная необходимость рассматривать современное производство (предприятие) как функционирование сложной эколого-экономической системы, не противопоставляющей экономическую и природную системы друг другу. В этих системах существует прямая и обратная зависимости. Современное производство, если оно целенаправленно и планомерно организовано может и должно не только использовать, но воспроизводить природные ресурсы. Под этим понимается воссоздание лесных насаждений, использование вторичных ресурсов, т.е. отходов производства, очистка сточных вод, рекультивация земель и т.д. Для осуществления крупных природоохранных и проиродовоспроизводящих проектов нужны крупные средства, которые могут быть выделены на эти цели только при наличии мощного экономического потенциала. Поэтому речь должна идти не об ограничении темпов экономического развития, а о сохранении высоких темпов экономического развития без ущерба для окружающей природной среды. В связи с этим необходимо формирование такой науки, которая позволила бы согласовывать интересы современного общества с поддержанием оптимальной природной среды. Этого можно достигнуть при тесной взаимосвязи экологических проблем с экономическими, технологическими, медико-гигиеническими и политическими областями, т.е. при разработке синтетических направлений на стыке экологии с другими отраслями знаний. Такими направлениями являются экологическая диагностика, токсикология, экологическая экспертиза текущего и планируемого природопользования, экологический мониторинг, экологическая инженерия и системотехника. Междисциплинарной наукой является антропогенная экология, базирующаяся на комплексе «экологизированных» фундаментальных наук и прикладных дисциплин, решающих проблемы рационального взаимодействия общества и природы.

Целью нашего курса является изучение экологии современного производства, раздела инженерной экологии – прикладной дисциплины, представляющей систему обоснованных инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества окружающей среды, здоровья работающих людей и населения. При этом следует рассматривать источники и классификацию загрязнений атмосферы, гидросферы, литосферы; методы и инженерные решения уменьшения или полного устранения этих загрязнений; технологические приемы очистки воздушных выбросов, содержащих вредные примеси; технологические приемы и инженерное оформление очистки сточных вод; пути снижения акустических нагрузок и электромагнитных излучений на окружающую среду. Успешное развитие фундаментальных и прикладных экологических исследований возможно только в случае организации имеющейся и поступающей информации в виде компьютеризованных информационных систем и банков данных. Одной из важных экологических проблем является разработка научно обоснованных мероприятий по биологической очистке среды, анализ антропогенных производственных факторов, разработка комплекса способов и средств, позволяющих достигнуть гармонизации взаимодействия человека с окружающей средой, являются по существу инженерно-экологическим обеспечением производственного процесса.

Итак, промышленная (инженерная) экология – это область знаний, изучающая воздействие промышленности и транспорта от отдельного предприятия и транспортного средства до техносферы в целом на окружающую среду в целях её охраны, а также обеспечения рационального природопользования и экологической безопасности населения.

 

Вопросы для самоподготовки

1. Дайте характеристику современного состояния окружающей среды.

2. Перечислите особенности природных и промышленных экосистем.

3. Что такое техносфера и техногенез.

4. Техновещество и его экологическая характеристика.

5. Дайте определение промышленной экологии как науки.

6. Расшифруйте понятие – экологизация промышленных процессов.

Тема 2







Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 1262. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия