Проблемы нерационального природопользования

Основные принципы организации безотходных производств.

Основные принципы организации  безотходных производств заключаются в комплексном использовании сырья, создании принципиально новых и совершенствовании действующих технологий, формировании замкнутых водо- и газооборотных циклов, кооперировании предприятий и строительстве территориально-производственных комплексов.

Комплексное использование  сырья. Отходы производства – это неиспользованная или недоиспользованная по тем или иным причинам часть сырья. Поэтому проблема комплексного приложения сырья имеет большое значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики.

Необходимость данного процесса диктуется, с одной стороны, все  увеличивающимися темпами роста  объемов промышленных производств, загрязняющих окружающую среду, а с другой – требованием экономного их расходования, поскольку запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно возрастают. Так, с 1996 по 2000 гг. цены почти на все сырьевые материалы выросли более чем в 2 раза. В свою очередь, рост цен ускоряет внедрение и разработку малоотходных и безотходных производств, поскольку расширяются границы их экономической рентабельности.

Источниками отходов являются: примеси в сырье, т. е. компоненты, которые не используются в данном процессе для получения готового продукта; неполнота протекания процесса, остаток полезного продукта в сырье; побочные химические реакции, приводящие к образованию неиспользуемых веществ.

Рациональное комплексное  использование сырья позволяет  уменьшить объем недоиспользованных веществ, увеличить ассортимент  готовых продуктов, выпускать новые  продукты из той части сырья, которая  раньше уходила в отходы.

Повышение выхода продукта на каждой стадии процесса приводит к уменьшению количества отходов и увеличению комплексного использования сырья. Радикальное средство против протекания побочных реакций – изменение технологии.

Создание принципиально  новых и совершенствование действующих технологий. В черной металлургии, например, создана новая технологическая схема прямого восстановления железа, позволяющая сократить загрязнение окружающей среды.

Формирование  замкнутых водо- и газооборотных циклов. На ПО “Тулачермет” при производстве суперфосфатных удобрений организован замкнутый газооборотный цикл, который исключает загрязнение окружающей среды фторидами.

Кооперирование  предприятий, создание территориально-производственных комплексов. В большинстве случаев отходы одного производства являются сырьем для другого. В связи с этим предлагается сам термин “отходы” заменить на “продукты незавершенного производства”. При этом основная задача состоит в изыскании возможностей для применения продуктов незавершенного производства в других отраслях народного хозяйства, которые могли бы строить свою деятельность на них как на вторичных материальных ресурсах. Например, в Бразилии из отходов производства сахарного тростника получают спирт, используемый в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Большая работа проводится в различных странах по созданию так называемых банков отходов, т. е. систематизация отходов различных отраслей промышленности, например, химической, нефтехимической, металлургии.

Безотходное потребление.

Обычно проблемы экологии и ресурсосбережения связывают  с деятельностью предприятий, забывая, что различного рода ресурсы используются и в быту. Объемы потребляемых населением материальных благ весьма значительны. Например, соотношение между потреблением и накоплением в национальном доходе составляет примерно 3/4 : 1/4. Следует также отметить тенденцию опережающего роста объемов отходов потребления по сравнению с отходами промышленности.

Пути перехода к “безотходному  типу потребления” имеют свои особенности. Одна из них состоит в том, что  отрасли, обслуживающие население, наименее “технологичны” в отношении безотходности. Помимо того, что материальные ценности в этих отраслях рассредоточены в соответствии со сложившейся системой расселения по территории всей страны, объемы образующихся отходов у конкретных потребителей весьма незначительны, а сами отходы очень разнородны и многокомпонентны. Положение осложняется тем, что сфера потребления в гораздо меньшей степени, чем сфера производства, поддается экономическому регулированию. Она всегда ориентирована на конкретных людей, живущих в соответствии с многочисленными национальными традициями, особенностями регионов, уровнем культуры и т.д.

Таким образом, рациональное использование ресурсов в сфере  потребления – трудная задача, и она может быть решена с помощью  мер, условно разделяемых на две  группы. К первой относятся те, которые  предпринимаются в отраслях общественного  обслуживания (экономическое регулирование), ко второй – воспитательного характера, направленные на выработку у каждого гражданина сознательного отношения к потребляемым ресурсам (регулирование воспитанием). На практике они имеют комплексный характер, взаимно дополняют друг друга. Внедрение новых технических решений, с помощью которых достигается экономия ресурсов, должно сопровождаться их рекламой и созданием условий для широкого использования.

Например, один из наиболее используемых ресурсов для бытовых  нужд – питьевая вода. Жилищно-коммунальное хозяйство, наряду с промышленностью  и сельским хозяйством, – крупнейший потребитель воды. Специалисты подсчитали, что водопотребление в расчете  на одного жителя, пользующегося водопроводом, составляет 200 – 240 л/сутки, а пользующегося  образно говоря “ведром” – только 20 – 40 л. Чаще всего потери воды вызваны техническими неполадками, нарушениями эксплуатации водопроводов. Кроме того, много питьевой воды расходуется не по назначению, например на полив зеленых насаждений и т.д.

Для рационального водопользования  необходимо наладить строгий учет всей расходуемой воды и оперативно устранять технические неполадки в системах водообеспечения. Все это в полной мере относится и к потреблению других видов ресурсов, в частности топливно-энергетических. Например, потребление электроэнергии на бытовые нужды в последнее время ежегодно увеличивается на 10%, и, как показывает опыт, оно не всегда оправдано. Одним из направлений экономии электрической энергии является массовый выпуск бытовой техники, обеспечивающей рациональное потребление электроэнергии. Например, замена парка бытовых холодильников на более экономичные модели (с усовершенствованной теплоизоляцией, автоматическим оттаиванием) дала возможность снизить потребление электроэнергии. Переход на “зимнее” и “летнее” время, позволяющий эффективней использовать “светлые” часы суток, в целом по народному хозяйству дает экономию около 3 млрд. кВт/ч электроэнергии в год, на 3 – 4 млн. кВт/ч снижает пиковые нагрузки энергосистем.

В принятой ООН “Всемирной стратегии охраны природы”, в частности, записано: “Мы не унаследовали Землю  наших отцов. Мы взяли ее в долг у наших детей”. Поэтому именно принцип не брать “взаймы у  потомков” должен стать определяющим при принятии всех без исключения решений по вопросам использования природных ресурсов.

Мониторинг окружающей среды. Понятие экологического мониторинга.

Для рационального природопользования необходимо располагать информацией  о том, какая именно среда оптимальна для жизнедеятельности человека. С этой целью в США, например, применяют  балльный показатель, именуемый индексом качества природной среды. Его максимальное значение для наилучших условий составляет 700 баллов. Он определяется по результатам экспертной оценки состояния воды, воздуха, почвы, природных ресурсов и т.п. Известно, что этот индекс в США снижался с 406 баллов в 1969 г. до 343 в 1977 г., однако в настоящее время он устойчиво повышается. Подобная балльная оценка позволяет ежегодно устанавливать, за счет какого именно фактора снижается индекс.

Известно, что для нормального  функционирования и устойчивости экосистем и биосферы не следует превышать определенные предельные нагрузки на них (предельно допустимая экологическая нагрузка). Поэтому необходимо вести поиск критических или наиболее чувствительных звеньев в экосистемах, которые быстрее и точнее характеризуют их состояние. Все эти мероприятия входят в систему экологического мониторинга – комплексной системы наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей природной среды под влиянием антропогенных воздействий.  Термин “мониторинг” вошел в научный оборот из англоязычной литературы и происходит от английского “monitor” — наблюдение. Это понятие было впервые введено Р. Менном в 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН по охране окружающей среды, с тех пор проблемы мониторинга постоянно обсуждаются на различных международных конгрессах.  Его объектами являются атмосфера, гидросфера, литосфера, почва, земельные, лесные, рыбные, сельскохозяйственные и другие ресурсы и их использование, биота, природные комплексы и экосистемы. В ходе мониторинга ставятся следующие цели:

– количественная и качественная оценка состояния воздуха, поверхностных  вод, почвенного покрова, флоры и  фауны, а также постоянный контроль стоков и выбросов на промышленных предприятиях;

– составление прогноза о состоянии окружающей среды  и возможных его изменениях;

– наблюдение за происходящими  в окружающей природной среде  физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения  атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир;

– обеспечение заинтересованных организаций и населения текущей  и экстренной информацией об изменениях в окружающей природной среде, а также предупреждение и прогнозирование ее состояния.

В рамках программы ЮНЕП (программа ООН по проблемам окружающей среды) в 1973 – 1974 гг. были разработаны  основные положения функционирования Глобальной системы мониторинга  окружающей среды, основная задача которой – предоставление информации, необходимой для защиты здоровья, благополучия, безопасности и свободы людей и управления окружающей средой и ее ресурсами. В рамках этой программы Всемирная морская организация обеспечивает глобальный мониторинг Мирового океана. В 1990 г. Международный центр научной культуры (Всемирная лаборатория) предложил проект “Глобальный экологический мониторинг” с использованием военных спутниковых технологий. С 1992 г. в названном проекте участвует Российская Федерация, США, Украина; Казахстан, Литва и Китай – в качестве наблюдателя.

Организация и  классификация системы мониторинга  окружающей среды.

Мониторинг ведут областные  комитеты по гидрометеослужбе через сеть специальных станций, проводящих наземные метеорологические, гидрологические, морские наблюдения и т.п. В настоящее время в мире в ведении ЮНЕП насчитывается 344 станции по мониторингу воды, находящиеся в 59 странах.

Мониторинг окружающей среды  в г. Москве включает постоянный контроль за содержанием оксида углерода, углеводородов, сернистого ангидрида, оксидов азота, озона и пыли; наблюдения за атмосферой города проводятся на 30 стационарных установках, работающих в автоматическом режиме. Из центра обработки информации данные о превышении предельно допустимой концентрации поступают в Московский комитет по охране окружающей природной среды и одновременно в правительство столицы. Автоматически контролируются и промышленные выбросы крупных предприятий, а также уровень загрязнения воды Москвы-реки. По данным мониторинга определяют основные источники загрязнения. На рис. 2 представлена блок-схема классификации мониторинга.

Рис. 2. Блок-схема классификации  мониторинга

Например, целью биологического мониторинга является определение устойчивости природных экосистем к внешним воздействиям. Его основной метод – биоиндикация (биотестирование), это обнаружение и определение антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Так, радиоактивное загрязнение можно определить по состоянию хвойных пород деревьев, промышленное – по поведению многих представителей почвенной фауны, а загрязнения воздуха очень чутко воспринимаются мхами и лишайниками. Так, если в лесу на стволах деревьев исчезают лишайники, значит, в воздухе присутствует сернистый газ. По цвету лишайников (этот метод назван лихеноиндикацией) судят также о наличии в почве некоторых тяжелых металлов, например, меди. Биоиндикация позволяет вовремя выявить еще не опасный уровень загрязнения и принять меры по восстановлению экологического равновесия окружающей среды.

По масштабам обобщения  информации различают мониторинг:

глобальный – слежение за мировыми процессами и явлениями в биосфере с помощью космической, авиационной техники и ПЭВМ и составление прогноза возможных изменений на Земле. Частным случаем является национальный мониторинг, включающий аналогичные мероприятия, осуществляемые на территории конкретной страны;

региональный охватывает отдельные регионы;

импактный проводится в особо опасных зонах, непосредственно примыкающих к источникам загрязнения, например в зоне промышленного предприятия.

Эколого-аналитический  мониторинг окружающей среды.

Эколого-аналитический  мониторинг – мониторинг за содержанием загрязняющих веществ в воде, воздухе и почве с применением физических, химических и физико-химических методов анализа – позволяет обнаружить поступление загрязняющих веществ в окружающую среду, установить влияние антропогенных факторов на фоне естественных и оптимизировать взаимодействие человека с природой. Так, почвенный мониторинг предусматривает определение кислотности, засоленности почв и потери гумуса.

Химический мониторинг – часть эколого-аналитического, это система наблюдений за химическим составом атмосферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, почв, донных отложений, растительности, животных и контроль за динамикой распространения химических загрязняющих веществ. Его задача – определение фактического уровня загрязнения окружающей среды высокотоксичными ингредиентами; назначение – научно-техническое обеспечение системы наблюдений и прогнозов; выявление источников и факторов загрязнения, а также степени их воздействия; наблюдение за установленными источниками поступления загрязняющих веществ в природную среду и уровнем ее загрязнения; оценка фактического загрязнения природной среды; прогноз по загрязнению природной среды и пути улучшения ситуации.