Влияние отраслей промышленности на экологию окружающей
реклама
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОРНО-АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ВЛИЯНИЕ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ЭКОЛОГИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Материалы студенческих докладов XLV, XLVI, XVII апрельской научно-практической конференции Горно-Алтайск РИО Горно-Алтайского госуниверситета 2012 ББК 20.1 В 57 Влияние отраслей промышленности на экологию окружающей среды: /Материалы студенческих докладов XLV, XLVI, XVII апрельской научнопрактической конференции // Сборник докладов. / Отв. ред. О.В. Карташова, Р.А. Панина. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2012. – 117 с. Ответственные редакторы: О.В. Карташова, к.б.н., доцент ГАГУ Р.А. Панина, доцент ГАГУ В данный сборник вошли доклады студентов — участников XLV, XLVI, XVII научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей. © ФГБОУ ВПО «Горно-Алтайский Государственный университет», 2012 2 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 4 Влияние горнодобывающей промышленности на окружающую среду 5 Влияние добывающей промышленности Германии на окружающую среду 9 Факторы размещения предприятий черной металлургии и ее влияние на окру- 12 жающую среду Влияние промышленности предприятий на окружающую природную среду РА в 2000-2002 гг. 16 Влияние промышленности на окружающую природную среду РА в 2006 г. 23 Нефтяная промышленность и окружающая среда на территории Российской Федерации 28 Влияние отраслей промышленности Кузбасса на окружающую среду 34 Влияние технико-экономических показателей на размещение предприятий цветной металлургии и проблемы экологии 40 Экологические характеристики гидроэнергетики 47 Экологические проблемы ядерной энергетики 51 Использование электроэнергии в различных областях науки и влияние науки на использование электроэнергии в жизни 63 Электроэнергия в жизни человека 70 Переработка отходов и безотходное производство 74 Различные виды загрязнений окружающей среды и экологии человека 79 Загрязнение морей и океанов 86 Шумовое и акустическое загрязнение 97 Парниковый эффект 101 Разрушение озонового слоя 111 3 Предисловие Проблема загрязнения природной среды становится столь острой как из-за объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и в связи с качественным изменением производства под влиянием научно-технического прогресса. Первое обстоятельство связано с тем, что лишь 1- 2% используемого природного ресурса остается в конечном произведенном продукте, а остальное идет в отходы, которые – это второе обстоятельство – не усваиваются природой. Многие металлы и сплавы, которыми пользуется человек, отсутствуют в природе в чистом виде, и, хотя они в какой-то мере подвластны утилизации и вторичному употреблению, часть их рассеивается, накапливаясь в биосфере в виде отходов. Проблема загрязнения природной среды в полный рост встала после того, как в XX в. человек существенно расширил количество используемых им металлов, стал изготавливать синтетические волокна, пластмассы и другие вещества, имеющие свойства, которые не только не известны природе, но даже вредны для организмов биосферы. Эти вещества (количество и разнообразие которых постоянно растет) после их использования не поступают в природный кругооборот. Отходы производственной деятельности все больше загрязняют литосферу, гидросферу и атмосферу Земли. Адаптационные механизмы биосферы не могут справиться с нейтрализацией увеличивающегося количества вредных для ее нормального функционирования веществ, и естественные системы начинают разрушаться. Приведенные в докладах материалы основываются на официальных данных различных ведомств, служб и организаций, деятельность которых связана с изучением и охраной окружающей среды, природопользованием, экологическим просвещением и воспитанием. 4 Влияние горнодобывающей промышленности на окружающую среду Брагина Е., Мацола Ю., 225 гр. Горное дело существует с древних времен, быстрое развитие получило с конца 18 начала 19 веков. Горнодобывающая промышленность – это комплекс отраслей производства по разведке месторождений полезных ископаемых их добыче из недр земли и первичной обработке – обогащению. Горная промышленность делится на: 1 - топливодобывающую (нефтяная, добыча природного газа, угольная, сланцевая, торфяная); 2 - рудодобывающую (железорудная, марганцеворудная, добыча руд цветных металлов, благородных и редких металлов, радиоактивных элементов); 3 - промышленность неметаллических ископаемых или строительных материалов (добыча мрамора, гранита, асбеста, мела, доломита, кварцита, полевого шпата, известняка); 4 - горно-химическую (добыча апатита, калийных солей, нефелина, селитры, фосфатного сырья); 5 - гидроминеральную (минеральные подземные воды, вода для водоснабжения и других целей). Особенностями природопользования в области добывающей промышленности является то, что, во-первых, соответствующие предприятия создаются непосредственно на самом месторождении; их производственная мощность и срок службы в основном зависят от размеров (объема) запасов полезного ископаемого; во-вторых, добывающей отрасли присущи масштабность и высокая специализация производства, в силу чего всегда присутствует тенденция укрупнения добывающих компаний; в-третьих, добывающее производство является очень крупным потребителем материальных ресурсов, прежде всего природных, и сопровождается масштабным воздействием на природную среду. В зоне действия добывающих предприятий изымаются из сельскохозяйственного оборота земли, нарушаются целостность земных недр и водный режим, загрязняются земная поверхность, водные источники и воздушный бассейн; в конце концов, формируются новые ландшафты, во многих случаях не отвечающие условиям нормальной жизнедеятельности человека. Воздействие добывающих отраслей на природную среду. При добыче и переработке минерального сырья атмосфера загрязняется в процессе измельчения и обжига природных и искусственных материалов, при котором в атмосферу может поступать до 2% перерабатываемой массы материала. Основной выброс - пыль; при тепловой переработке и плавлении мо- 5 жет происходить газообразный выброс. Вскрытие мecтоpoждeний, бурение и взрывные работы, погрузка и разгрузка породы и полезного ископаемого, их транспортировка, дробление и грохочение, переработка руды удаление складирование отходов приводят к интенсивному пылению. Образуются выбросы при обогащении полезных ископаемых, которые состоят из частиц самого ископаемого и породы. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых обычно характеризуется более интенсивным загрязнением атмосферы вредными веществами: пылью и газообразными продуктами, образующимися при массовых взрывах и работе транспорта. При разработке месторождений полезных ископаемых вместе с ними извлекается значительное количество пустых пород, и на поверхности земли образуются значительные их скопления. Как правило, добытое сырье подвергается дальнейшей переработке. Если, например, руда содержит 30% железа, то остальные 70% ее - пустая порода, которую отделяют в процессе обогащения. Далее концентрат, содержащий уже примерно 60% железа, поступает в металлургический передел, в результате которого также создаются отходы. Скопления отходов формируют техногенные образования на поверхности земли. Наибольший объем отходов приходится на угольную промышленность, черную и цветную металлургию. Объемы горнопромышленных отходов на территории России в настоящее время оценивается более чем в 80 млрд. т., а ежегодный прирост отходов - 3,7 млрд. т. При этом основная масса отходов в горнопромышленном производстве образуется при добыче сырья (80%), его обогащении (15%) и металлургическом переделе (5%). Зачастую отходы становятся причиной формирования катастрофической экологической ситуации в регионе. Изъятие сельскохозяйственных земель и нарушение природных ландшафтов. Расширение добычи полезных ископаемых, прокладка инженерных и транспортных коммуникаций привели к резкому возрастанию территорий с нарушенными почвами и рельефом. В России и странах ближнего зарубежья площади нарушенных земель достигают 2млн. га. Широко используемая на севере страны бездорожная транспортировка грузов на самоходных установках уже привела к массовому уничтожению почвенного и растительного покрова тундры. Та же картина наблюдается в зоне пустынь и полупустынь при бездорожной транспортировке нефтяных вышек и проведении геологоразведывательных работ. Как известно, в горнодобывающей промышленности наиболее экономически привлекательным является открытый способ добычи полезных ископаемых, при котором производителъностъ труда в 5-6 раз выше, а себестоимость продукции в 2- 3 раза ниже, чем при подземных разработках. Но именно открытые горные работы сопровождаются наиболее суще- 6 ственными нарушениями ландшафта и гидрологических условий района разработок и нарушением или полной утратой почвенного покрова на значительных территориях. Можно сделать вывод, что расширение горного дела, увеличение добычи полезных ископаемых при существующих технологиях всегда оборачивается сокращением биологически продуктивных земель и нарушением сложившегося экологического равновесия. Однако горные работы - дaлeкo не единcтвeннaя причина нарушения земель. С каждым годом возрастает воздействие на природные комплексы трубопроводов. В настоящее время в России длина магистральных нефте- и газопроводов составляет свыше 200тыс. км, а промысловых — 350 тыс. км. Большая часть трубопроводов используется для транспортировки нефти и газа. Крупнейшие месторождения нефти и газа находятся на севере нашей страны. Поэтому значительная часть трубопроводов проходит по наиболее ранним ландшафтам тундры, лесотундры и тайги по территориям с многолетней мерзлотой (И.Н. Родзевич, 2003 г.). При сооружении трубопроводов вырубаются просеки в лесу, уничтожаются кустарники, мохово-травяной покров. В условиях Севера они восстанавливаются крайне медленно. Поэтому по трассам трубопроводов на многих участках уничтожен растительный покров. В результате здесь деградирует многолетняя мерзлота, развиваются процессы мерзлотного карста. Зимой при низких температурах воздуха перекачка нефти и газа возможна лишь при их подогреве. Для того, чтобы избежать деградации мерзлотных толщ приходится прокладывать трубопроводы на поверхности земли. Но в этом случае они служат препятствиями на пути миграции животных, и их сезонных перемещений. Так, северные олени не в состоянии преодолеть трубопроводные трассы и в результате могут погибнуть от голода. В нефте- и газопроводах довольно часто бывают утечки, которые приводят к загрязнению почвогрунтов, поверхностных и подземных вод нефтью и газом. Трубопроводы пересекают тысячи рек, ручьев и речек. В случае аварии загрязняющие вещества быстро распространяются по ним на большие расстояния. Последствия аварий при этом многократно возрастают. Экологические последствия разработки недр. Обычно недрами называют ту часть земной коры, где возможна добыча полезных ископаемых. Между тем экологические и иные функции недр намного шире. Недра это: 1) источник минерально-сырьевых и энергетических природных ресурсов; 2) место захоронения вредных веществ и отходов производства; 3) природные и искусственные хранилища нефти, газа и иных веществ; 4) особо охраняемые 7 территории (памятники природы - карстовые пещеры и др.); 5) среда для возведения подземных сооружений. С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты природной среды и ее качество в целом. Нет другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью по силе негативного воздействия на природные экосистемы. Рациональное использование недр и рекультивация нарушенных территорий. В соответствии с законом РФ «О недрах» (1992 г.) для предотвращения экологического и экономического вреда недрам необходимо: 1) обеспечивать полное и комплексное геологическое изучение недр; 2) соблюдать установленный порядок пользования недрами, не допускать самовольное пользование недрами; 3) наиболее полно извлекать из недр и рационально использовать запасы основных полезных ископаемых и попутных компонентов; 4) не допускать вредного влияния работ, связанных с пользованием недрами, на сохранность запасов полезных ископаемых; 5) охранять месторождения полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и др.; 6) предупреждать самовольную и необоснованную застройку площадей залегания полезных ископаемых; 7) предотвращать загрязнение недр при подземном хранении нефти, газа и иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства. В целях предотвращения возможного истощения природных ресурсов и сохранения запасов недр крайне важно соблюдать принцип наиболее полного извлечения из недр основных и попутных полезных ископаемых. Специалистами подсчитано, что если повысить отдачу недр всего на 1%, можно дополнительно получить 9 млн. т угля, около 9 млрд. м 3 газа, свыше 10 млн. т нефти, около 3 млн. т железной руды и других полезных ископаемых. Все это позволит значительно уменьшить отходы горнодобывающих предприятий и оздоровить экологическую обстановку. Важнейшей проблемой в области охраны и рационального использования недр является комплексное использование минерального сырья, включая глубокую переработку отходов, которые следует рассматривать как отложенное во времени сырье. Горно-химические отходы. Горно-химические отходы образуются при добыче и обогащении химических и агрохимических руд. Эти руды характеризуются сложным минеральным составом, комплексностью и низким содержанием основного компонента. Обычно они используются как сырье для производства минеральных удобрений с извлечением из него основных минералов - апатита, фосфата и т.д. Комплексной переработке в настоящее время подвергают лишь наиболее изученные руды, в частности хибинские апатитонефелиновые, ковдорские апатитсодержащие, кингисеппские, егорьевские и вятско-камские фосфориты. 8 Нерудные. Данная группа отходов, образующихся при добыче, обогащении и использовании нерудных материалов, относится к числу наиболее крупнотоннажных. Основная их масса возникает при работе карьеров и шахт, добывающих полезные ископаемые преимущественно строительного назначения. Отходы этих предприятий составляют вскрышные породы, хвосты обогащения и некондиционная продукция. Необходимость обогащения нерудных ископаемых обусловлена тем, что в естественной форме большая их часть не удовлетворяет требованиям дальнейшей переработки и использования из-за наличия в них различных примесей, пустой породы и кусков, существенно различающихся по размерам. При этом применяют практически все наиболее известные способы обогащения: гравитационные, магнитные, электрические, флотацию, а также рудоразборку и обогащение по крупности. К распространенным нерудным материалам относятся известняк, магнезит, доломит, мрамор, граниты, вермикулит, асбест, каолин, графит и т.п. Нефтеотходы. Добыча нефти сопряжена с существенным загрязнением окружающей среды. Ведущими загрязнителями атмосферы в районах нефтедобычи являются углеводороды, сероводород и оксид углерода. Кроме того, в СНГ ежегодно происходит до 700 крупных разрывов нефтепроводов, потери достигают, по разным данным, 7-20% добываемого сырья. Выброшенная нефть перемешивается с грунтом, образуя нефтешламы. При этом, помимо почвы, загрязняются также поверхностные хозяйственные и подземные водоносные горизонты, в них увеличиваются жесткость воды, содержание сульфатов, хлоридов и нитратов. Литература: Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия /А. М. Прохоров// Советская энциклопедия. Москва, 1972г. Третье издание. Томас Л. Большой атлас мира /Л. Томас – глав. редактор издательство «Ридерс Дайджест». Денисова В.В. Промышленная энциклопедия / В. В. Денисова издательский центр «Март» Москва – Ростов-на-Дону. Литвиненко В.С. Записки горного института /В.С. Литвиненко Том 166, Санкт-Петербург 2005г. Влияние добывающей промышленности Германии на окружающую среду Жуков П., 228 гр. 9 Из крупных европейских стран ФРГ самая плотнонаселенная, самая урбанизированная и самая индустриальная. Поэтому ясно, что давление на окружающую среду здесь максимально, а узел экологических проблем сложнее, чем у других стран. Население ФРГ относится к «золотому миллиарду» высокоразвитых стран, и средний немец потребляет несравненно больше, чем житель развивающихся стран: энергии в 20 раз больше индуса, стали в 100 раз больше филиппинца, алюминия в 15 раз больше жителя Аргентины. И все это на очень ограниченной территории – если сравнить с нашими масштабами, то вся ФРГ равна пяти Санкт-Петербургским областям. На этой относительно небольшой площади сосредоточен исключительно мощный и концентрированный потенциал самых загрязняющих отраслей: угледобычи, черной металлургии, большой химии. На территории ФРГ 19 действующих АЭС, ее пронизывает самая густая сеть автострад. В города выхлопные газы автотранспорта дают больше ½ всего загрязнения. Наиболее угрожающие размеры приняло загрязнение атмосферы, связанное с поступлением в нее диоксида углерода, диоксида серы, оксидов азота, различных аэрозолей. Ежегодно выбросы диоксида углерода (СОг) в Германии составляли в конце 90-х гг. около 860 млн. т, а выбросы углерода из расчета на одного жителя достигали 5-10 т/год. Загрязнение атмосферы диоксидом серы (8С>2)и оксидом азота (N0) в количественном отношении значительно меньше, чем СОг. Эмиссия 8Ог составляла - 5 млн. т/год. По эмиссии N0 Германия является лидером в Европе. Отрицательные последствия эмиссии соединений серы и азота выражается в первую очередь в возникновении таких негативных явлений как смог и кислотные осадки. Так, например, зимний или черный смог часто можно наблюдать в Берлине, Штутгарте, Лейпциге. Кислотные осадки выпадают в виде дождя и снега и вызывают подкисление водоемов, почвенного покрова, угнетение лесной растительности, разрушение зданий и сооружений. Неудивительно поэтому, что ФРГ была одной из самых загрязненных стран мира в 60 – 70х гг. Рейн называли «сточной канавой Европы», а кислотные дожди сделали больными около 40% лесов страны. В ГДР положение было еще сложнее – больше 70% энергии здесь производилось из бурого угля – самого грязного вида топлива. Горная промышленность Германии не является ключевой отраслью немецкой экономики, но играет важную роль в самообеспечении страны сырьем. Наибольшее значение имеет добыча угля, калийной и кам. солей, добывают также полиметаллические руды, нерудные и д. материалы. В 2011 году на территории Германии было добыто 188,6 млн т угля. Объем добычи каменного угля составил 12,1 млн т (-6,2%), в т.ч. 8,6 млн т (72% добычи в стране) было добы- 10 то в пределах Рурского бассейна. Добыча бурого угля по сравнению с 2010 годом выросла на 4,2% – до 176,5 млн т (в т.ч. в Рейнском бассейне 95,6 млн т, в Лаузицком – 59,8 млн т). Динамика добычи в последнее десятилетие отрицательная. Количество рабочих, занятых в этой отрасли за период 1998-2003 уменьшилась с 72 до 36 тыс., объем инвестиций – с 5 до 2,7 млрд евро. В 1994 году провели тщательное исследование 105 городов страны по важнейшим экологическим показателям (воздух, вода, шум, риск для здоровья людей). Последние места по сумме показателей заняли крупные города: Штутгарт – 78-е, Берлин – 79-е, Мангейм – 80-е, Кельн – 84-е, Дюссельдорф-97-е. Лидировал по чистоте окружающей среды маленький городок на юго-западе ФРГ, в красивом лесистом горном массиве, Шварцвальд. Но к 90-м гг. многое изменилось к лучшему. Под давлением «зеленых» были приняты очень серьезные меры для экологического оздоровления страны. На охрану окружающей среды тратятся огромные средства – 40 млрд. марок в год. По доле в ВСП это равно 1,75%, гораздо больше, чем в США (1,3%) или в «образцовой» Японии (немногим более 1%). В 1986г., сразу после чернобыльской катастрофы, было создано Министерство окружающей среды. Крупнейшие монополии индустрии («Байер» и др.) наладили массовое производство очистного оборудования, и эта сфера стала самой динамичной во всей индустрии ФРГ (здесь занято более 600 тыс. человек). ФРГ стала крупнейшим в мире репортерам очистного оборудования – ее доля достигла 21% (США – 16%, Япония – 13%). Затраты принесли свои плоды: очистился Рейн – в нем можно ловить рыбу, перестал нависать смог над угольно-металлургическим Руром, чище стал воздух в других городах. По некоторым важным показателям ФРГ стала лидером – так, по вторичному использованию сырья она достигла рекордных результатов. ФРГ ставит перед собой задачу не удержаться на достигнутом уровне, а улучшить дело в ближайшие годы. Предполагается уменьшить выбросы СО2 на 20%, что в свою очередь происходит уже в энергетике. А это вклад в оздоровление всей экологической обстановки в Центральной и Восточной Европе. Ведь «экспортное» загрязнение из ФРГ доходит даже до Белоруссии, Украины, России. Литература: 11 Томас Л. Большой атлас мира /Л. Томас – глав. редактор издательство «Ридерс Дайджест». 12 Факторы размещения предприятий черной металлургии и ее влияние на окружающую среду Ельдекова А., Акчинова Т., 225 гр. Черная металлургия имеет следующие особенности сырьевой базы: - Сырье характеризуется относительно большим содержанием полезного компонента – 17% в сидеритовых рудах до 53-55% в магнетитовых железняках. На долю богатых руд приходится почти пятая часть промышленных запасов, которые используются, как правило, без обогащения. Примерно 2/3 руд требуют обогащения простым и 18% - сложным методом обогащения; - Разнообразие сырья в видовом отношении (магнетитовые, сульфидное, окисленное и др.), что дает возможность использовать разнообразную технологию и получать металл с самыми различными свойствами; - Различные условия добычи (как шахтная, так и открытая, на долю которой приходится до 80% всего добываемого в черной металлургии сырья); - Использование руд, сложных по своему составу (фосфористые, ванадиевые, титаномагнетитовые, хромистые и т.п.). При этом более 2/3 составляют магнетитовые, что облегчает возможности обогащения. Важнейшей проблемой сырьевой базы черной металлургии является ее удаленность от потребителя. Так, в восточных районах России сосредоточена большая часть топливноэнергетических ресурсов и сырья для металлургического комплекса, а основное потребление их осуществляется в европейской части России, что создает проблемы, связанные с большими транспортными затратами на перевозку топлива и сырья. Проблемы размещения данной отрасли особо сложны в связи с тем, что высокий уровень развития производительных сил и новейшие достижения науки и техники делают экономически целесообразным строительство крупнейших предприятий с многогранными тыловыми связями (рудники, известковые карьеры, коксохимические заводы и др.). Каждая из этих особенностей так или иначе влияет на эффективность данной отрасли, но наибольшее значение, как правило, принадлежит сырьевому и топливному факторам, так как черная металлургия весьма материалоёмка. Большая черная металлургия может эффективно развиваться лишь в районах, имеющих для этого природные предпосылки. Несоблюдение данного требования приводит к дефицитности подготовленных руд и качественных коксующихся углей на отдельных предприятиях. На эффективности размещения черной металлургии оказывает воздействие - металлопотреб- 13 ление. Именно близость к крупнейшим метал-лопотребляющим центрам России служила одним из основных факторов создания в центральных и северо-западных районах металлургии в XVII веке и первой половине XVIII века. На размещение металлургических заводов влияет и наличие водных источников. В отдельных случаях, особенно там, где напряженный водохозяйственный баланс, их роль может стать определяющей. Размещение предприятий черной металлургии полного цикла зависит от сырья и топлива, на которые приходится большая часть затрат по выплавке чугуна, из них около половины – на производство кокса и 35-40% - на долю железной руды. В настоящее время в связи с использованием более бедных железных руд, требующих обогащения, строительные площадки размещаются в районах добычи железной руды. Однако нередко приходится везти обогащенную железную руду и коксующий уголь за многие сотни и даже тысячи километров от мест их добычи на металлургические предприятия, расположенные вдали от сырьевых и топливных баз. Таким образом, существуют три варианта размещения предприятий черной металлургии полного цикла, тяготеющих либо к источникам сырья (Урал, Центр), либо к источникам топлива (Кузбасс), либо находящихся между ними (Череповец). Эти варианты обуславливают выбор района и места строительства, наличие источников водоснабжения и вспомогательных материалов. Большими объемами производства отличается передельная металлургия, к которой относятся сталеплавильные, сталепрокатные и трубные заводы, специализирующиеся на выплавке стали из чугуна, металлического лома, металлизированных окатышей, производстве стального проката и труб. Заводы, передельной металлургии создаются в крупных центрах машиностроения, где потребности в металле определенных сортов достаточно велики. К передельной металлургии относятся также сталеплавильные заводы, на которых производится особо высококачественная сталь для различных отраслей машиностроения (инструментальная, шарикоподшипниковая, нержавеющая, конструкционная и др.). Новым направлением развития черной металлургии является создание электрометаллургических комбинатов, для производства стали из металлизированных окатышей, получаемых методом прямого восстановления железа (Оскольский электрометаллургический комбинат), где достигаются высокие технико-экономические показатели по сравнению с традиционными способами получения металла. Предприятия малой металлургии размещаются там, где имеются машиностроительные заводы. Выплавка на них производится из привозного металла, металлолома, отходов машиностроения. 14 В современных условиях все большее влияние на размещение отраслей металлургического комплекса оказывает научно-технический прогресс. Наиболее полно воздействие его как фактора размещения производства проявляется при выборе районов нового строительства металлургических предприятий. С развитием научно-технического прогресса расширяется сырьевая база металлургии в результате совершенствования методов поиска и разработки рудных месторождений, применения новых, наиболее эффективных технологических схем производства по комплексной переработке сырья. В конечном счете, увеличивается число вариантов размещения предприятий, по-новому определяются места их строительства. Научно-технический прогресс выступает важным фактором не только рационального размещения производства, но и интенсификации отраслей металлургического комплекса. Значительную роль в размещении металлургических предприятий играет транспортный фактор. Это связано прежде всего с экономией затрат в процессе транспортировки сырья, топлива, полуфабрикатов и готовой продукции. Транспортный фактор в большей степени обуславливает размещение предприятий по производству концентратов, по обслуживанию основного производства топливом. На их размещение влияет обеспеченность территории (региона) прежде всего автомобильным, трубопроводным (подача топлива) и электронным транспортом (обеспечение электроэнергией). Не менее важно и наличие железных дорог в регионе, так как продукция отраслей металлургического комплекса является весьма многотоннажной. На размещение металлургической промышленности влияет развитие инфраструктуры, а именно обеспеченность района объектами производственной и социальной инфраструктуры, уровень их развития. Как правило, регионы с более высоким уровнем развития инфраструктуры являются наиболее притягательными при размещении металлургических предприятий, так как нет необходимости строительства новых, дополнительных объектов электроснабжения, водоснабжения, транспортных коммуникация, учреждений социальной сферы. Исторически, отечественная, черная металлургия впервые возникла в центральных районах европейской части страны. Начиная с XVIII века, производство черных металлов переместилось на Урал, который в течение длительного времени являлся основным металлургическим районом. Из общего количества выплавляемого в стране чугуна свыше 9/10 составляет передельный, остальное приходится на литейный чугун, а также в небольших размерах - на доменные ферросплавы. Производство чугуна сосредоточено в основном на Урале, в Центральном, Центрально-Черноземном и Северном районах, а также в Западной Сибири. 15 Сложившееся размещение предприятий черной металлургии показывает, что при значительной территориальной сосредоточенности производства большинство районов страны использует металл, выплавляемый на Урале. На нынешнем этапе развития народного хозяйства резко обострилась экологическая обстановка во многих районах России, что не может не учитываться в процессе размещения металлургических предприятий, которые оказывают сильное воздействие на окружающую среду и природопользование, являясь крупными загрязнителями атмосферы, водоемов, лесных массивов, земель. При современных объемах производства это воздействие весьма ощутимо. Известно, что чем выше уровень загрязнений окружающей среды, тем больше затрат на предотвращение загрязнения. Дальнейший рост этих затрат в конце концов может привести к убыточности любого производства. На долю предприятий черной металлургии приходится 20-25% выбросов пыли, 25-30% окиси углерода, более половины окислов серы от их общего объема в стране. Эти выбросы содержат сероводород, фториды, углеводороды, соединения марганца, ванадия, хрома и др. (более 60 ингредиентов). Предприятия черной металлургии, кроме того, забирают до 20-25% воды общего ее потребления в промышленности и сильно загрязняют поверхностные воды. Учет экологического фактора при размещении металлургического производства – объективная необходимость в развитии общества. В процессе обоснования размещения металлургических предприятий необходимо учитывать весь комплекс факторов, способствующих организации более эффективного производства на той или иной территории, т.е. их совокупное взаимодействие на процессы производства и жизнь населения в регионах. Загрязнение окружающей среды. Основное количество загрязнений (до 80%), выделяемых в технологиях ОМД, связано с прокатным производством. Выбрасываемая пыль включает частицы окалины, металла; выделяется также кислотные масляные аэрозоли, монооксид углерода, сернистый газ и другие загрязнители. Наибольшее количество выбросов наблюдают при огневой зачистке металла (до 500-2000 г/т). Для очистки газов прокатного производства в нашей стране применяют мокрые скрубберы и трубы Вентури с каплеуловителями. В других странах используют также мокрые горизонтальные электрофильтры. Окалину с поверхности горячекатанной полосы удаляют травлением в серной или соляной кислотах. Остаточное содержание кислот в выбрасываемом воздухе достигает 2,5-2,7 г/м. Для очистки выбросов травильных ванн в атмосферу используют скрубберы с пылеуло- 16 вителями. В качестве орошающей жидкости применяют известковый раствор, обеспечивающий степень очистки 85%. Известна, также, промышленная схема улавливания выбросов установками регенерации отработанных солянокислых травильных растворов с применением электрофильтров. Вода, используемая для охлаждения технологического оборудования термического производства, возвращается в систему оборотного водоснабжения (централизованную или локальную). Загрязненные сточные воды после локальной очистки сбрасываются, как правило, в заводскую канализацию. Прокатка характеризуется значительным количеством твердых отходов. К ним в первую очередь относятся окалина первичных и замасленные шламы вторичных отстойников, а также осадки и растворы травильных отделений прокатных цехов, и некоторые другие материалы. Количество окалины в прокатных цехах значительно (до 33 кг на 1 т металла). Вся окалина первичных отстойников, представленная в основном оксидами железа, перерабатывается в доменном, сталеплавильном и агломерационном переделах. Шламы вторичных отстойников загрязнены маслами-утечками из систем смазки оборудования прокатных цехов. В отдельных пробах содержание масел достигает 30-40%, а концентрация их, равная 5-10%, соответствует средним значениям. В значительной степени столь высокая замасленность шламов обусловлена крайней степенью изношенности прокатных станов, 86% которых отработали нормативный срок эксплуатации. Литература: Технология металлов и материаловедение / Под ред. Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. – М.: Металлургия, 1987. Шалимова Н.И. Черная металлургия – что это? – М.: Металлургия, 1987. Влияние промышленности предприятий на окружающую природную среду РА в 2000-2002 гг. Бирюлина Е., Алексеев А., 225 гр. В 2000 году основная информация по воздействию отдельных предприятий народного хозяйства на окружающую природную среду РА получена Территориальным центром "Алтайгеомониторинг", Республиканской научно-исследовательской химико-экологической лабораторией при ГАГУ (РНИХЭЛ), Центром госсанэпидемнадзора по Республике Алтай. В 17 частности, РНИХЭЛ по заданию Госкомэкологии РА контролировались промышленные стоки следующих предприятий: совхоза-завода "Подгорный", Усть-Коксинского, Чергинского и Чойского маслосырзаводов, Горно-Алтайского мясокомбината (с.Соузга), предприятий золотодобывающей промышленности, очистных сооружений ГП ВКХ "Водоканал" (г. ГорноАлтайск) и некоторых других предприятий. Ниже приводятся основные данные по воздействию промышленных предприятий республики на объекты окружающей природной среды в 2000 году. Совхоз-завод "Подгорный", являющийся заводом вторичного виноделия, сбрасывает свои сточные воды в р. Майма. С учетом специфики его производства, основными загрязнителями вод являются сульфаты, нефтепродукты, все формы минерального азота, железо СПАВ и другие поллютанты. Кроме того, сточные воды завода содержат взвешенные вещества и некоторое количество органики. Как видно из вышеприведенных данных, в отчетном году в стоках предприятия значительно увеличились по сравнению с 1999г концентрации азотистых соединений - в 1.6-7.0 раз, в 1.2 раза - содержания взвешенных веществ. Концентрации большинства из вышеперечисленных загрязнителей значительно превышают санитарно-гигиенические регламенты и местный фон. Под воздействием сточных вод предприятия ухудшается качество воды р. Майма, что подтверждают данные таблицы 1. Таблица 1 Содержание загрязнителей в воде р. Майма в месте сброса стоков совхоза-завода "Подгорный" Загрязняющие вещества NH4+ NO2NO3 Fe o6щ. БПК5 ХПК Содержание загрязнителей в воде р. Майма, мг/дм³ выше сброса ниже сброса в стоках завода Превышение ПДК в воде ниже сброса 1.30 0.09 3.46 0.025 5.17 24.05 1.96 0.19 15.18 0.74 6.80 60.0 4.50 0.97 25.08 0.975 39.28 206.00 3.92 9.55 1.66 7.44 2.32 4.00 В 2002 году в стоках предприятия в 1.5-2 раза уменьшилось содержание взвешенных веществ, а также фосфатов, железа, сульфатов. Содержание других контролируемых веществ осталось на уровне предыдущего года (таблица 2). 18 Таблица 2 Содержание загрязнителей в р. Майма в месте сброса стоков совхоза-завода "Подгорный" Загрязняющие Максимальное содержание загрязнителей, мг/дм³ вещества выше сброса в сточных волах ниже сброса NH4+ NО2ˉ NO3 Po Fe общ. БПК5 ХПК Взвешенные вещества 0.66 0.04 5.31 0.04 0.05 2.15 6.24 12.4 4.22 0.77 13.2 8.7 2.0 42.7 192.1 234.6 Превышение ПДК в воде ниже сброса 0.95 0.47 9.17 1.25 0.94 3.52 15.8 111.8 2.4 23.5 1.0 3.1 3.3 1.2 1.1 9.1 Немаловажным фактором ухудшения состояния сточных вод совхоза-завода "Подгорный" является отсутствие производственно-экологического контроля на предприятии и нерегулярность проведения внешнего аналитического контроля. Маслосырзаводы. В 2000 г. РНИХЭЛ контролировались сточные воды трех маслосырзаводов: Усть-Коксинского, осуществляющего сброс стоков на поля фильтрации; Чойского - сброс на рельеф; Чергинского, сбрасывающего стоки в p.Черга (табл. 3). Таблица 3 Содержание основных загрязнителей в сточных водах маслосырзаводов РА в 2000г. Загрязняющие вещества Концентрации в сточных водах, мг/дм³ Чергинский МСЗ Чойский МСЗ ПДК, мг/дм³ Усть-Коксинский МСЗ NH+4 NOˉ2 NO3 ОЖК Нефтепродукты 8.00 0.05 9.52 47.90 0.05 10.28-16-30 0.09-0.48 7.95-15.47 7.43 0.03 0 25 0.11 7.21 26 94 0.02 05 0.02 9.1 3.9 0.05 Фенолы СПАВ БПК5 ХПК 0.022 0.24 99.61 111.82 0.017 0.35 641.00 354.00 0.002 0.17 140.00 290.00 0.001 0.5 3.0 15.0 Величины значений БПК, и ХПК в сточных водах маслосырзаводов указывают на высокое содержание органических веществ, в основном трудноокисляемых, что существенно ухудшает качество природных вод, в которые поступают стоки предприятий. Так, значения 19 БПК5 для стоков Чергинского МСЗ в 2000г. достигали 33.2 ПДК, что значительно выше, чем в предыдущем году (1.3 ПДК). По сравнению с 1999 г. в сточных водах этого предприятия увеличилось и содержание фенолов - в 22 раза, аммонийного азота - в среднем в 1.9 раз. Таблица 4 Содержание загрязнителей в стоках Чергинского маслосырзавода в 2000-2002 гг. Загрязняющие вещества NH4+ NO2NO3ОЖК Нефтепродукты Фенолы СПАВ ВПК5 ХПК Кон-ция в Кон-ция в Кон-ция в ПДК, сточных водах сточных водах сточных водах мг/ дм³ мг/дм³ 2000 г. мг/дм³ 2001 г. мг/дм³ 2002 г. 8.00 0.05 9.50 47.90 0.05 0.022 0.24 99.60 111.8 9.74 0.11 10.64 37.53 0.10 0.027 0.28 151.60 221.60 0.94 0.09 73.92 6.35 0.06 0.006 0.29 105.9 217.3 Превышение ПДК в 2002 г. 0.39 0.02 9.1 3.9 0.05 0.001 0.5 3.0 15.0 2.4 4.5 8.1 1.6 1.1 6.0 0.6 35.3 14.5 В 2002 г. Горно-Алтайской СИАК контролировались сточные воды Чергинского маслосырзавода, сбрасывающего стоки в p. Черга. Среднее содержание основных загрязнителей, присутствующих в сточных водах предприятия, приведено в таблице 4. Мясокомбинаты. В 2000 году контролировались сточные воды Горно-Алтайского мясокомбината (с. Соузга) и птицефабрики ООО "Птица" (с. Усть-Муны) (табл. 5). Таблица 5 Содержание загрязнителей в стоках предприятий мясной промышленности РА Загрязняющие Горно-Алтайский мясокомбинат (ед. ПДК) ООО "Птица (ед. ПДК) вещества 1999г. 2000г. 2000г NH4+ 43.5 3.5-19.2 4.6 NO245.0 3.0-1 1.0 10.2 NO31.1 0.75-17.82 2.2 ОЖК 4.2 0.95-9.75 1.5-1.75 Нефтепродукты 1.2 1.25-6.02 Фенолы 40.0 1.0-5.8 1.0-2.7 СПАВ 0.3-1.1 БПК5 62.3 135.4 17.3 ХПК 16.1 29.6 32.6 20 Влияние сточных вод Горно-Алтайского мясокомбината на поверхностные воды р. Катунь может быть проиллюстрировано данными, представленными в таблице 6. Таблица 6 Содержание загрязнителей в воде р. Катунь в месте сброса сточных вод Загрязнители NH4+ NO2NO3ОЖК Нефтепродукты БПК5 ХПК Содержание в воде р. Катунь, мг/дм3 выше сброса ниже сброса в стоках н/о 0.04 3.3 н/о 0.03 1.68 08.07.12 3.75 0.13 13 9 6.7 0.048 21.9 17.04.12 19,2 11.0 17 82 9.75 6.02 135.4 29.6 Превышение ПДК в р. Катунь ниже сброса 75 6.5 1.5 1.7 0.96 7.3 1.1 Кроме того, сточные воды мясокомбината содержат повышенные (по сравнению с фоновыми) количества хлоридов, сульфатов и взвешенных веществ. Вода р. Катунь, обладая значительным потенциалом самоочищения, справляется с антропогенной нагрузкой и уже в 500м от места сточных вод мясокомбината она восстанавливает свой первоначальный гидрохимический состав. Однако содержащиеся в стоках органические вещества способны образовывать с растворенными в воде реки металлами прочные комплексы, сорбируемые донными отложениями и взвешенными частицами, что способствует накоплению тяжелых металлов в водной растительности и гидробионтах. Очистные сооружения, подведомственные ГП ВКХ "Водоканал", в последние годы занимаются очисткой, в основном, хозяйственнобытовых сточных вод и, в меньшей степени, стоков предприятий пищевой и легкой промышленности г. Горно-Алтайска. Динамика изменений концентраций минерального азота в сточных водах очистных сооружений в период 1993-2000 гг., приведенных в таблице 7. свидетельствует о закономерном увеличении содержания всех форм минерального азота в последние четыре года. Таблица 7 Концентрации форм минерального азота в сточных водах очистных сооружений Компо- Минимальные - максимальные концентрации, единицы ПДК ненты 1993г. 1994г. 1995г. 1996г. 1997г. 1998г. 1999г. 2000г. NH4+ 7.2-11.3 14.2-32.0 10.6-15.6 1.0-8.8 2.5-9.4 9.6-11.8 1.0-10.0 4.1-13.6 NO2- 18.0-68.5 15.0-72.5 12.5-29.0 0.8-20.3 0.5-32.6 0.7-38.5 0.9-45.0 40.5-66.1 NO3- 0.5-11.7 0.3-12.9 0.2-10.4 0.5-9.2 21 0.7-11.4 0.3-10.6 0.5-11.3 10.9-12.0 Типичными загрязнителями, содержащимися в сточных водах очистных сооружений, являются взвешенные вещества, концентрации которых в 2000 году составляли 147.4-531.4 мг/дм³. Количество взвешенных веществ в стоках предприятия превышало в среднем в 2.53.7 раза фоновые значения этого показателя в воде р. Майма (в 1999 году - в 5.3 раза), нефтепродуктов составляло 2.2 ПДК (1999 г - 3 ПДК), ОЖК - 8.9 ПДК (1999г. - 15.6 ПДК). фенолов - 25 ПДК (30 ПДК в 1999 г.). Ртуть присутствовала в сточных водах сооружений и в водах, поступающих на очистку, в пределах 0.25-5.0 ПДК. Таким образом, можно констатировать уменьшение в отчетном году загрязненности сточных вод очистных сооружений большинством из вышеперечисленных токсикантов. Из данных таблицы 8, загрязнение воды вышеотмеченного безымянного ручья в десятки-сотни раз превышает предельно-допустимые концентрации по всем показателям. В последние годы в г. Горно-Алтайске практикуется организация в одних и тех же местах пунктов складирования снега, свозимого при очистке городских улиц. Проведенный в 2000 году РНИХЭЛ аналитический контроль талой снеговой воды из снегоотвала в районе мебельной фабрики показал, что она содержит большой спектр загрязняющих веществ (в единицах ПДК). Талые воды с территории второго снегоотвала, находящегося в районе автодрома, содержали нитриты - 16.5 ПДК, нитраты -5.4 ПДК, нефтепродукты - 23.96 ПДК, СПАВ - 1.24 ПДК, ртуть -26.5 ПДК, цинк - 5.3 ПДК, медь - 4.3 ПДК, фенолы - 6.2 ПДК. Таблица 8 Содержание загрязнителей в воде ручья на территории городского полигона ТБО Загрязняющие вещества NH4+ NO2ˉ NO3ˉ Нефтепродукты БПК5 ХПК СПАВ ОЖК Фенолы Hg2+, мкг/дм³ Концентрации в воде ручья, мг/дм³ Выше свалки 0.39 0.26 01.01.85 н/о 1.50 12.71 н/о сл. 0.005 0.01 Ниже свалки 4.80-47.51 0.15-0.49 10.40-46.72 0.59-1.99 389.6-667.4 497.8-896.5 1.3-5.8 5.81-16.48 0.035-0.06 0.09-0.12 ПДК, мг/дм³ 0.5 0.08 9.1 0.05 3.0 15.0 0.05 3.9 0.001 0.00001 В связи с тем, что вышеперечисленные вещества при таянии снега накапливаются в почвах и инфильтруются в грунтовые воды, а также попадают с поверхностным стоком в воду рек Майма и Катунь, представляется недопустимым складирование снега в пределах городской черты, особенно в водоохранных зонах малых рек. 22 Предприятия золотодобывающей промышленности. Наиболее крупным золотодобывающим предприятием республики является ФГУП "Рудник "Веселый". Сточные воды его золотоизвлекательной Фабрики (ЗИФ) содержат минеральный азот, взвешенные вещества, ртуть, нефтепродукты, ксантогенат натрия, сосновое масло. Следует отметить, что концентрации большинства загрязняющих веществ в стоках ЗИФ ниже, чем в сточных водах других промышленных предприятий РА. Проведенным в 2000 году ТЦ "Алтайгеомониторинг" геоэкологическим картированием установлено, что среднесуточная пылевая нагрузка в районе рудника и пос. Сейка варьирует от 13 до 409 кг/км², т. е. запыленность атмосферы изменяется от очень слабой до средней. В твердом остатке снеговых проб, отобранных в районе промышленной зоны рудника, в повышенных и аномальных концентрациях (по сравнению со средними в РА) устанавливаются элементы-спутники золотосодержащих руд. Максимальное превышение фона характерно для меди (в 100 раз), серебра (в 30 раз), кобальта (10 раз), сурьмы, свинца, цинка, висмута - в 3-5 раз. Повышенные концентрации некоторых элементов, в частности, хрома, ванадия, скандия, олова, висмута в твердом остатке снеговых проб устанавливаются на удалении до 5 км от промышленной зоны рудника. Максимальные содержания в почвах таких токсичных элементов, как свинец, цинк, сурьма достигают 1.5 ПДК, а меди до 20 ПДК (вблизи шахтных отвалов). Сточные воды, сбрасываемые старательскими артелями, загрязнены, главным образом, взвешенными веществами, нефтепродуктами и тяжелыми металлами. В связи со слабой защищенностью подземных вод РА на них оказывают локальное влияние и другие антропогенные объекты — селитебные зоны, объекты коммунального и сельского хозяйства, рекреационные объекты, автодороги и пр. Большинство из них, кроме загрязнения поверхностных водных объектов, оказывает негативное воздействие и на экологическое состояние подземных вод в местах их нахождения. Наиболее уязвимыми являются грунтовые современные, верхнечетвертичные современные и верхнечетвертичные водоносные комплексы и горизонты, которые развиты в долинах рек, где проживает основная часть населения. Более масштабными, но менее интенсивными источниками антропогенного воздействия на состояние подземных вод РА являются многочисленные населенные пункты, продуцирующие загрязнение азотистыми веществами, сульфатами, хлоридами, соединениями железа, марганца, алюминия, ртутью, нефтепродуктами. Другими специфическими факторами воздействия на подземные воды РА являются объекты туристской инфраструктуры. В предыдущие годы на территории отдельных турбаз, 23 находящихся в долине р. Катунь и на берегу Телецкого озера, в подземных водах выявлены повышенные концентрации соединений минерального азота, нефтепродуктов и пр. Литература: Доклад «О состоянии окружающей природной среды Республики Алтай в 2000 году». Горно-Алтайск.-2001 г. – 175 с. Влияние промышленности на окружающую природную среду Республики Алтай 2006 г Козлова Ю., Шипунова С., 215 гр. Промышленность – индустрия, важнейшая отрасль народного хозяйства, оказывающая решающее воздействие на уровень развития производительных сил общества; представляет собой совокупность предприятий (заводов, фабрик, рудников, шахт, электростанций), занятых производством энергии, заготовкой леса и дальнейшей обработкой продуктов, полученных в промышленности или произведённых в сельском хозяйстве. Промышленность состоит из двух больших групп отраслей – добывающей и обрабатывающей. К добывающей промышленности относятся предприятия по добыче руд чёрных и цветных металлов и нерудного сырья для металлургии, нефти, газа, угля, а также гидроэлектростанции. К обрабатывающей промышленности относятся предприятия по производству чёрных и цветных металлов, машин и оборудования, продуктов деревообработки и теплоэнергостанции. Состояние окружающей природной среды – одна из наиболее острых социальноэкологических проблем современного общества, прямо или косвенно затрагивающих интересы любого человека. Во всех развитых странах экологическая информация является предметом особого внимания властей всех уровней, политических партий, средств массовой информации и широких слоев общественности. На очистные сооружения г. Горно-Алтайска в 2006 г. поступали, в основном, хозяйственно- бытовые сточные воды и, в значительно меньшей степени, стоки предприятий пищевой и легкой промышленности. Концентрации форм минерального азота в сточных водах в 2001-2006 гг., по данным ОАО Водоканал представлены в таблице 1. 24 Таблица 1 Содержание загрязнителей в стоках очистных сооружений Горно-Алтайска в 2001-2006гг. Загрязняющие компоненты + NH 4 NO-2 NO-3 БПК5 Минимальные - максимальные концентрации, ед. ПДК 2001г. 2002г. 2003г. 2004г. 2005г. 5,7-15,6 1,0-16,2 1,88-8,7 0,1-9,9 2,6-4,7 0,95-30,1 0,2-23,8 0,73-19,7 1,5-4,0 1,1-1,2 10,9-12,4 1,2-10,0 1,9-13,9 0,5-2,4 0,9-1,5 14,5-84,8 8,5-80,4 5,44-47,7 До 2,1 1,6-2,3 2006г. 0,59 0,44 10,3 2,75 Предприятия горнодобывающей промышленности. Наиболее крупным горнодобывающим предприятием республики является ОАО «Рудник Веселый». В отчетном году велись мониторинговые наблюдения за режимом и качеством природных вод района (р. Синюха) для оценки влияния на них шахтного водоотлива и сбросов золотоизвлекательной фабрики рудника (таблица 2). Как видно из таблицы, в воде р. Синюха в 500 м ниже сброса сточных вод золотоизвлекательной фабрики наблюдалось превышение для вод рыбохозяйственных водоемов по таким специфическим загрязнителям фабрики, как фотореагенты – ксантогенат бутиловый, полиакриламид, а также нефтепродукты, фенолы, соединения азота, ртуть, медь. Таблица 2 Концентрация загрязнителей в воде р. Синюха ниже сброса стоков ЗИФ в 2006 г. Загрязняющие поненты ком- Нитриты Нефтепродукты Фенолы Ксантогенат Бутил Полиакриламид Ртуть Медь Содержание по кварталам, мг/дм3 I 0,085 <0.3 0.002 0.03 3.5 <0.00005 0.017 II III 0.073 0.3 0.004 0.07 2.25 <0.00005 0.013 0.097 0.3 0.002 0.04 2.05 0.00018 0.025 IV 0.123 0.5 0.002 <0.02 1.75 0.00010 0.020 ПДКр.х., мг/дм3 Максимум в ед. ПДК 0,08 0,05 0,001 0,03 2,0 0,00001 0,001 1,5 10,0 4,0 2,3 1,8 18,0 25,0 В снеговой воде у металлозавода ее содержание составляло 53 мкг/дм³., а в отстойнике технологической воды (шламоотстойнике) – 257 мкг/дм³. Другим фактором воздействия предприятия на экологическое состояние окружающей среды, является влияние промышленных несанкционированных захоронений ртутьсодержащих отходов (РСО). Всего было обследовано 5 участков захоронения, расположенных как непосредственно в зоне предприятия, так и на удалении от нее до 500-800 м. Установлено, 25 что их суммарная площадь составляет 0.6 га, масса около 900 т, содержание ртути от 0.06 до 9.9 % Установленное содержание ртути в почвах и грунтах на участках захоронений варьирует, как и в РСО, в очень больших пределах (таблица 3). Таблица 3 Уровни присутствия ртути в почвах и грунтах на участках захоронения РСО на АГМП Участок захоронения 1 2 3 4 5 Содержание ртути в почвах, мг/кг min 10 39 73 12 max 950 360 73 2400 среднее 266 124 73 408 ед. ПДК 127 59 35 194 Среднее содержание ртути в грунтах, мг/кг min 56 56 270 500 - max 530 3500 1200 9500 - среднее 193 1179 568 2942 - ед. ПДК 92 562 270 1401 - Под воздействием подземного и поверхностного водного стока и, в меньшей степени, ветрового переноса материала РСО, на смежных с ними площадях образовались наложенные литохимические ареалы и потоки ртути и др., свидетельствующие о том, что участки захоронения РСО являются дополнительным и долговременным фактором ухудшения негативной экологической ситуации. В 2006 г. продолжены работы по мониторингу окружающей среды в районе Калгутинского рудника с целью выявления и оценки возможного влияния его инфраструктуры на окружающую природную среду района. Проведенными работами установлено в целом условно благоприятное экологическое состояние большинства контролируемых природных сред в районе рудника. В тоже время для части поверхностных вод и сопряженных с ними донных отложений выявлено наличие незначительного по интенсивности поли компонентного загрязнения химическими веществами, предположительно поступающими при фильтрации сточных вод их хвостохранилища обогатительной фабрики рудника. Установлено, что технологические воды установки предварительного обогащения руд (УПО) содержат аномально высокие концентрации большого комплекса тяжелых металлов перерабатываемых руд и относятся к высоко, реже гипербиотиксичному типу, а хвосты их обогащения и рудовмещающие породы – к 4 классу опасности для окружающей среды, то есть к малоопасным отходам. По сравнению с 2005 г. экологическое состояние объектов окружающей среды в районе Калгутинского рудника осталось примерно на том же уровне, но заметно увеличилось загрязнение поверхностных вод и, частично, почв и донных осадков. 26 Предприятия топливно-энергетического комплекса представлены в республике, главным образом, котельными. Основными предприятиями ТЭКа являются МУП «Энергия», объединяющее около 10 котельных и МУП «Тепло» - 2 котельные, в том числе районная котельная в г. Горно-Алтайске. Сточные воды котельных содержат нефтепродукты, взвешенные частицы, тяжелые металлы и характеризуются сравнительно высокими значениями. Основными газообразными загрязнителями атмосферного воздуха, содержащимися в выбросах котельных являются: оксид углерода, формальдегид, оксид азота, диоксид серы. Их концентрации в воздухе г. Горно-Алтайска, охарактеризованные в разделе «Атмосферный воздух» нередко превышают установленные санитарно-гигиенические нормативы. Автозаправочные станции. В РА в отчетном году насчитывалось более 300 объектов хранения и реализации нефтепродуктов (АЗС, нефтебазы и хранилища ГСМ), расположенных, как правило, в водоохранных зонах больших и малых рек. Проведенное обследование ряда АЗС показало, что большинство из них не имеет санитарно-защитных зон предусмотренных СанПиН. С учетом годового оборота нефтепродуктов все АЗС по степени опасности относятся к 4 группе, по положению относительно возможных загрязняемых объектов к 1 группе, по глубине до уровня грунтовых вод на участках АЗС – к 1-2 группам (более 3-10м). Таким образом, АЗС в РА представляются значимыми потенциальными объектами загрязнения геологической среды. Выполненные обследования участков 5 АЗС в населенных пунктах Майминского и Шебалинского районов установили повсеместное загрязнение нефтепродуктами грунтовых вод, используемых населением для хозяйственно-бытовых целей. В частности, в с. Майма в колодцах и колонках на территории, прилегающей к Чуйскому тракту в районе АЗС и автомойки на ул. Подгорная, установлены концентрации нефтепродуктов на уровне 0.086-0.58 мг/дм куб. Воздействие промышленных предприятий на подземные воды. В Республике Алтай имеются следующие группы потенциальных источников техногенного загрязнения подземных вод: горнодобывающие предприятия, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, объекты размещения отходов, животноводческие фермы, автозаправочные станции, склады ГСМ, ядохимикатов и пр. Около полусотни предприятий сбрасывают свои стоки на рельеф. В связи со слабой защищенностью подземных вод РА на них оказывают локальное влияние и другие антропогенные объекты – селитебные зоны, объекты коммунального и сельского хозяйства, рекреационные объекты, автодороги и пр. Большинство из них, кроме загрязнения поверхностных водных объектов, оказывает негативное воздействие и на экологи- 27 ческое состояние подземных вод в местах их нахождения. Более масштабными, но менее интенсивными источниками антропогенного воздействия на состояние подземных вод РА являются многочисленные населенные пункты, продуцирующие загрязнение азотистыми веществами, сульфатами, хлоридами, соединениями железа, марганца, алюминия, ртутью, нефтепродуктами. Другими специфическими факторами воздействия на подземные воды РА являются объекты туристической инфраструктуры. В предыдущие годы на территории отдельных турбаз, находящихся в долине р. Катунь и на берегу Телецкого озера, в подземных водах выявлены повышенные концентрации соединений минерального азота, нефтепродуктов и пр. Кроме геохимической трансформации, происходит и изменение теплового режима территории городов под влиянием нарушения естественного режима поглощения солнечного тепла (из-за повышенной задымленности атмосферы и экранирования значительной части из площади различными объектами), использования подземных вод в качестве охладителей систем кондиционирования воздуха, тепловыделения отдельных промышленных объектов, а также утечек нагретых вод. В результате в геологической среде урбанизированных территорий создаются зоны тепловых аномалий с превышением температуры над фоном до 10° С и более. Изменения теплового режима территории отражается на состоянии биоты и подземных вод, отрицательно сказывается на агрессивности грунтов и грунтовых вод, по отношению к подземным сооружениям и коммуникациям. Заключение. Охрана природы – задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надежные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов. Новые связи, создаваемые человеком, должны быть замкнуты, чтобы обеспечить неизменность тех основных параметров системы планеты Земля, которые влияют на ее экологическую стабильность. Литература: Доклад «О состоянии окружающей природной среды Республики Алтай в 2000 году». ГорноАлтайск.- 2001 г. – 175 с. Доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Республики Алтай в 2006 году». ГорноАлтайск.- 2007 г.- 185 с. 28 Нефтяная промышленность и окружающая среда на территории Российской Федерации Мендешев А., Юкубалина Р., 215 гр. Нефть — одно из самых важных для человека полезных ископаемых. Из нефти получают топливо, смазочные материалы, а также сырье для химической промышленности. Важнейшими характеристиками сырой нефти являются: плотность, содержание серы, фракционный состав, а также вязкость, содержание воды, хлористых солей и механических примесей. Различные виды нефти сильно отличаются по составу. Наибольшей ценностью обладает легкая нефть с низким содержанием серы, воды, солей и механических примесей. Одним из важнейших физических свойств нефти является ее вязкость, влияющая и на качество получаемых из нефти продуктов, особенно смазочных масел. Нефть и топливные нефтепродукты занимают первое место среди других видов топлива по теплотворной способности. Нефтяное топливо очень удобно в использовании; подачу его в топки и в двигатели легко механизировать; оно сгорает полностью и не образует золы. Нефть – черное золото нашей Земли. В наше время, когда потребность в нефти растет из-за дня в день, а его запасы истощаются, растут цены на нефть, ухудшается экология. В таблице 1 представлены отдельные технико-экономические показатели работы нефтедобывающей промышленности. Таблица 1 Отдельные технико-экономические показатели работы нефтедобывающей промышленности Добыча, включая газовый конденсат, млн. т Индекс промышлен-ного производства нефтедобывающей промышленности, % к предыдущему году Добыча нефти по способам эксплуатации скважин, % общего объема добычи: насосный компрессорный фонтанный Среднесуточный дебит одной скважины, т Объем бурения на нефть, млн. м: эксплуатационного разведочного 1970г. 1975г. 1985г. 285 411 542 107.0 108.0 47.6 0.5 51.9 1995г. 2000 г. 2003г. 516 307 324 421 96.3 93.6 96.3 105.9 111.2 52.3 1.7 45.9 62.9 11.4 25.4 81.0 7.0 12.0 87.2 3.6 9.0 89.6 1.5 8.5 91.3 1.0 7.6 27.9 29.4 13.7 11.6 7.5 7.5 9.4 4.3 3.0 7.3 3.2 25.7 4.3 32.7 5.2 10.2 1.4 9.3 1.5 9.1 1.0 29 1990г. Нефтяной комплекс России охватывает подготовку запасов, добычу, транспорт, переработку. Нефтяные ресурсы составляют 31% производимых в России первичных энергоресурсов, 22% потребляемых российской экономикой и более 50% вывозимых. Комплекс занимает достаточно заметное место и в мировой хозяйстве. Структурно-нефтяной комплекс включает в себя 10 крупных нефтегазовых компаний, добывающих 87,7% нефти, и 113 мелких с объемом добычи 9.2%. Крупнейшие российские компании – это «ЛУКОЙЛ», «Роснефть», включая «Югаскнефтегаз», «ТНК-ВР» вместе с половиной «Славнефти», «Сургутнефтегаз», Газпром вместе с «Сибнефтью» и второй половиной «Славнефти», «Татнефть». Это свидетельствует о том, что рынки нефти и нефтепродуктов находятся под контролем этих компаний, которые сосредоточили в своих руках практически весь цикл обращения нефти, начиная от ее добычи и последующей переработки до продажи конечным потребителям на внутреннем розничном и внешнем рынках. Запасы нефти. Запасы нефти в России составляют около 15 млрд. т, или около 8% мировых запасов. На территории России открыто около 2000 нефтяных и нефтегазовых месторождений. Около ¾ российских нефтяных запасов расположены в Западной Сибири, в Тюменской области. Достаточно большие запасы были также обнаружены на севере Европейской части России и континентальном шельфе России. В Восточной Сибири и Дальнем Востоке добыча нефти практически не ведется. Таблица 2 Расположение нефтяных запасов в России (млн. т) Север Европейской части 7.0 Северный Кавказ 0.9 Поволжье 6.2 Урал 8.9 Западная Сибирь 73.4 Восточная Сибирь 1.6 Дальний Восток 1.0 Континентальный шельф 0.8 Источник: Dudarev G., Zverev M. Energy Sector in Russia – Economic and Business Outlook. Helsinki, ETLA Discussion Paper No 664, 1999 Из очищенной от примесей воды и газов нефти на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) получают различные виды нефтепродуктов. В переработке нефти существуют три основных направления: топливное, топливномасляное и нефтехимическое. Выбор конкретного направления переработки нефти и ассортимента выпускаемых нефтепродуктов определяется качеством сырой нефти. В легкой нефти обычно больше бензина, нафты и керосина, в тяжелых – газойля и мазута. Наиболее распространены нефти с содержанием бензина 20 – 30%. 30 Российская нефтепереработка, сильно подтянувшаяся к уровню крупных стран по количественным показателям, сильно уступает по показателям качественным. Так на территории Российской Федерации расположены 9 из 40 крупнейших НПЗ мира. Технологический уровень наших нефтеперерабатывающих заводов, который определяется отношением мощности вторичных процессов переработки нефти и нефтепродуктов к суммарной мощности установок первичной перегонки нефти, оставляет желать лучшего (см. таблицу 3,4). Таблица 3 Мощности основных процессов переработки нефти (млн. т/год) Процессы переработки Первичная переработка нефти Процессы деструктивной переработки (крекинги, коксование тяжелых остатков) Процессы улучшающие качество продуктов (облагораживание бензина, гидроочистки и пр.) Прочие процессы (ароматика, производство смазочных масел, битума, серы и пр.) 1991г. 309.1 86.6 1995 г. 296.2 87.6 1999 г. 260.9 91.3 41.6 37.8 39.5 25.6 25.4 22.9 Таблица 4 Выход моторного топлива и топочного мазута в нефтепереработке Страна/Регион Россия США Канада Западная Европа Объем переработки нефти, млн. т/год 185 801.5 96.8 94.81 Выход топлива (в пересчете на нефть), % Автобензин Дизельное топливо Реактивное топливо Мазут 15.6 43.3 33.4 22.9 28.2 23 28.8 39.4 3.6 8.9 4.1 5.2 32.1 5.4 7.5 14.4 На самых современных НПЗ в мире доля вторичных процессов составляет - 209%. У лучших российских НПЗ эти показатели на уровне - 62%. Технологическая структура российской нефтепереработки, за исключением нескольких НПЗ, не отвечает требованиям глубокой переработки сырья, минимизация затрат и выпуска продукции с мировым уровнем потребительских и экологических свойств. Все это не позволяет российским нефтяным компаниям наращивать выход с продукцией нефтепереработки на внешний рынок и усиливает сырьевую направленность отрасли. Перед нефтепереработкой стоит задача значительно поднять удельный вес вторичных процессов и на этой основе существенно глубину переработки нефти. На сегодня Россия с одной тонны переработанной нефти получает 16% бензина, в Европе этот показатель выше в 2.5, а в США — в 3 раза. 31 Таблица 5 Отдельные технико-экономические показатели работы нефтеперерабатывающей промышленности 1970г Индекс промышленного произ-ва нефтеперерабатывающей промышленности,% к предыдущему году 110.0 Глубина переработки нефтяного сырья, % 60 1975г 1985г 1990г 1995г 2003г 2004г 108.0 97.5 97.2 101.0 102.2 102.0 58 59 67 65 70.2 71.5 Получая даже по большой цене сырую нефть, американцы имеют более дешевый бензин, поскольку с тонны нефти производят не 160 кг топлива, а в 3 раза больше (таблица 4). И это несмотря на то, что производство нефтепродуктов с использованием углубляющих технологий увеличилась на 1.8%, а глубина переработки нефтяного сырья возросла с 70.2% в 2003 г. до 71.5% в 2004 г. (таблица 5). Причина столь удручающего положения заключается в том, что свыше половины оборудования в нефте-перерабатывающей и более трети в газовой промышленности изношено более чем на 60%. Распределение нефти. C 2004 г. Россия опять становится одним из крупнейших производителей нефти в мире – по объемам добычи она занимает третье место после Саудовской Аравии и США. Вместе с другими странами СНГ Россия обеспечивает около 10% от общего объема поставок на мировой рынок нефти. В 2003 г. добыча нефти и конденсата в России впервые за последние годы превысила уровень 1992 г., составив 421 млн. т. в год, и продолжала увеличиваться в 2004 и 2005 гг., достигнув соответственно 458.8 и 470 млн. т. По уровню потребления нефти на душу населения Россия сейчас занимает 14-е место в мире, в количественном выражении потребления нефти в России в 2004 — 2005 гг. составляет около 2.5 млн баррелей в сутки. Нефть – биржевой товар, поэтому ее качество необходимо стандартизировать. На мировых рынках торгуется больше десятка общепризнанных марок нефти, самые известные из которых – WTI (западноевропейская средняя), котируемая на Нью-Йоркской бирже, и Brent, котируемая на Лондонской бирже. “Корзина ОПЕК” является средневзвешенным показателем отпускных цен для семи сортов нефти. Россия экспортирует нефть под двумя марками, являющимися смесью различных сортов, - Urals и Siberian Light. Urals – основная российская нефть, поставляемая на экспорт, она торгуется с дисконтом к Brent в 1- 1.5%. Siberian Light выше качеством и ценится дороже. 32 Для измерения количества нефти в мире существует два стандарта: баррели – в США и тонны – в Европе. Один баррель сырой нефти равен 159 л, или 0.136 т. В одной тонне в зависимости от плотности нефти содержится в среднем от 6.7 до 7.6 баррелей; для российской марки нефти Urals этот показатель составляет примерно 7.16 баррелей на тонну. Россия является крупным экспортером нефти на мировой рынок (таблица 6). Таблица 6 Экспорт сырой нефти из России (1995 – 2010 гг., прогноз) Годы Экспорт, млн. т Прирост экспорта, % Экспорт/Производство,% Годы Экспорт, млн.т 1995 132.8 1996 102.0 1997 108.4 1998 140.0 1999 130.8 2000 144.5 Н.д 43 -23 34 6 35 29 46 -7 43 10 45 2001 2002 2003 2004 2005 2010 162.1 195.0 202.0 219.0 242.0 296.0 Прирост экспорта,% 12 20 4 8 11 - Экспорт/Производство,% 47 52 51 52 54 58 Источники: Министерство энергетики РФ (см. Russian Petroleum Investor, 2003, vol. 12, No 2);расчеты автора. Сырая нефть и нефтепродукты составляют примерно 40% суммарного экспорта России, нефть – существенный источник доходов бюджета. Магистральный транспорт нефти и нефтепродуктов осуществляют соответственно АК «Транснефть» и «Транснефтепродукт». Магистральные трубопроводы АК «Транснефть» перекачивают 99,3 добываемой в России нефти. Их протяженность – 48.5 тысяч километров – позволяет формировать трансконтинентальные потоки нефти. Подавляющая часть российской нефти уходит за пределы постсоветского пространства. Доля чистого экспорта в страны дальнего зарубежья повысилась с 53% в 1992г. до 86% в 2001г. В 1999 г. приблизительно 15% общего импорта нефти Евросоюза составлял импорт из России. Главные страны-импортеры – Великобритания, Франция, Италия, Германия и Испания. Вес России в американском нефтяном импорте в настоящее время крайне мал, менее 1%, но не исключено, что в среднесрочной перспективе он может, существенно вырасти. Рост экспорта сырой нефти сдерживается транспортными ”узкими местами”, поэтому российские нефтяные корпорации надеются на увеличение экспорта в будущем. Экологические проблемы при добыче нефти и его переработки. Растущие потребности федеральной экономики в нефтяном сырье не оставляет никаких сомнений в том, что в ближайшие годы не следует ожидать снижение объемов работ при добыче, транспортировке 33 и переработке нефти. Однако и перспектива жить в постоянно ухудшающихся экологических условиях не может вызывать особого энтузиазма как тех, кто работает в нефтяной промышленности, так и тех, кто оказывается в сфере ее воздействия. Поэтому возникает вполне естественный вопрос: Каким образом организовывать хозяйственную деятельность, чтобы экономический рост не только не сопровождался значительным негативным экологическим воздействием на окружающую среду, но и чтобы еще можно было эффективно устранять и последствия предыдущей деятельности? Основная угроза нефтедобывающей промышленности, состоит прежде всего, в непрерывном увеличении в окружающей среде - атмосферном воздухе, поверхностных и подземных водах, почве, наземной и водной биоте концентраций разнообразных загрязняющих химических веществ — ксенобиотинов, образующихся и распространяющихся в результате нефтяной промышленности. Именно эти вещества в ходе миграции трансформации и накопления в природных средах приводят к деградации экосистем и непосредственно или через трофические цепи угрожают здоровью и жизни населения. Природным экосистемам угрожают следующие виды техногенного воздействия - механическое повреждение растительных сообществ, нарушение геологических структур, изменение водного режима, дискомфорт, создаваемый электромагнитными и звуковыми полями. В свою очередь деградация экосистем приводит к ухудшению рекреационных возможностей природных объектов. Стратегической целью в решении проблемы обеспечения экологической безопасности округа должно быть рациональное и безопасное использование имеющегося природно-ресурсного потенциала в интересах страны одновременным предотвращением вреда, наносимого природной среде и жизненно важным интересам населения. Отсюда вытекают основные задачи рационального природопользования - сочетание рациональной добычи переработки невозобновляемых природных ресурсов и неистощительное использование возобновляемых природных ресурсов; - снижение техногенного воздействия на окружающую среду и население; - улучшение условий жизни населения за счет повышения качества медицинского и социального обслуживания; - защита и восстановление территорий и экосистем. Для обеспечения экологической безопасности в сфере охраны атмосферного воздуха вводят техническое перевооружение, реконструкцию и модернизацию производств на основе внедрения современных технологически обеспечивающих снижение выбросов вредных веществ в атмосферный воздух; - сокращение объемов сжигания попутного нефтяного газа в факелах; - предотвращение загрязнения водных объектов от источников загрязнения; - внедрение малоотходных и безотходных технологий; - ускоренная ликвидация накопленных отходов, сокращение площадей шлаконакопителей, отвалов, полигонов; ускоренная рекультивация почв и земель; - обеспечение условий сохранения биологического разнообразия, генофонда животных и растительных организмов; - обеспечение рационального использования лесов. 34 Литература: Кабазина Е. А. Территориальная организация нефтяной промышленности России на современном этапе /Е.А. Кабазина // География в школе. - 2002. - №1. - с. 16-26. Лебедева Т. Нефтяная промышленность России /Т. Лебедева // Общество и экономика. - 2001. №6. - с. 137-161. Лиухто К. Российская нефть: производство и экспорт/К. Лиухто // Вопросы экономики. - 2003. №9. - с. 136-147. Моргунов Е. В. Цена нефти. Развитие ценовых инструментов Функционирования нефтяного рынка России/Е.В. Моргунов // Эко. - 2006. - №9. - с. 136 – 147. Влияние отраслей промышленности Кузбасса на окружающую среду Ленская Н.Д., Кузнецова О.С., 225 гр. Проблема охраны природы на современном этапе развития производственных сил общества – острейшая проблема современности, затрагивающая судьбы всех людей, живущих на Земле. Эта проблема вызвана неблагоприятными изменениями, влияющими на все живое в окружающей среде, ее загрязнением и истощением некоторых природных ресурсов. В настоящее время все чаще встречаются отрицательные, нежелательные последствия хозяйственной деятельности человека. Техногенный тип экономического развития приводит ко все большему распространению очагов экологического кризиса по территории страны. Уже сейчас 20% территории России является зоной проявления тех или иных кризисных экологических явлений. В пределах страны насчитывается 13 регионов с очень острой экологической ситуацией. И с каждым годом эти зоны расширяются, возникают новые кризисные участки. Тяжелая ситуация сложилась и в промышленной зоне Кузбасс. Кузбасс крупнейший промышленный район России к востоку от Урала. На территории составляющей менее 1% территории Сибири, сосредоточено 13% ее населения, в том числе 15% городского. В Кузбассе - одном из наиболее урбанизированных районов страны - возникла и развивается обширная сложная система промышленных узлов и городов. Кузбасс одна из крупнейших топливно–энергетических баз страны. Угольная промышленность – ведущая отрасль экономики области. На ее долю приходится 27% промышленного производства. Уголь Кузбасса выступает в качестве основного твердого топлива Российской Федерации, в первую очередь, для черной металлургии и энергетики. 35 Большая концентрация предприятий угледобычи и углепереработки, черной и цветной металлургии, химии и углехимии, строительной индустрии и машиностроения, объектов теплоэнергетики, железнодорожного и автомобильного транспорта обусловила чрезвычайно высокие техногенные нагрузки в регионе, что привело к загрязнению атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод, нарушению ландшафта, скоплению большого количества промышленных, в том числе и токсичных отходов, истреблению на больших площадях лесов, деградации фауны и флоры, к высоким уровням заболеваемости и смертности населения. Во многом тяжелые условия жизни сложились в Кемеровской, Новокузнецкой и Прокопьевско-Киселевской промышленных агломерациях, где масштабы загрязнения воздушной, водной и почвенной сред достигли крайних в России пределов. Если в прежние годы источниками экологического беспокойства были угольная, металлургическая промышленность и энергетика, то впоследствии к ним прибавилась большая химия: Новокемеровский химкомбинат, заводы - азотно-туковый («Азот»), анилинокрасочный, синтетического волокна, коксохимический, «Карболит», два химико-фармацевтических, завод полукоксования (Ленинск-Кузнецкий) и т. д. Экологическая ситуация в Кузбассе оказалась настолько серьезной, что потребовала неоднократных вмешательств и постановлений в «пожарном порядке» мероприятия (методом «штопанья и латания дыр») не уменьшили антропогенной нагрузки на местные экосистемы, не привели к уменьшению колоссальных загрязнений крупнейших городов бассейна. Новокузнецк постоянно входит в тройку городов России (а иногда и возглавляет ее), где выбросы загрязняющих атмосферу источников наиболее высоки. Трансформация природы в регионе достигла таких пределов, что поставлен вопрос о признании Кузбасса зоной экологического бедствия. Экологические проблемы стали серьезным тормозом в дальнейшем развитии народного хозяйства области. Непрерывно сокращаются площади сельскохозяйственных угодий, снижаются объемы производства промышленной и сельскохозяйственной продукции, в сфере сельского хозяйства занято лишь 6% населения Кузбасса. Комплексное антропогенное воздействие привело к неблагоприятным изменениям атмосферы, литосферы и биосферы, к опасным тенденциям в изменении здоровья населения области. В атмосферу Кемеровской области ежегодно выбрасывается (по неполным данным) более 1,5 млн.т. вредных промышленных выбросов, или более 60% от суммарного выброса промышленных предприятий Новосибирской, Томской областей и Алтайского края вместе 36 взятых. Основные загрязняющие вещества, такие как окись углерода (51,6%), сернистый ангидрид (15%), окислы азота (8%), углеводороды (3,5%), а также взвешенные вещества выбрасываются в атмосферу практически всех поселений. Стационарными источниками различных отраслей промышленности и автотранспорта выбрасывается в атмосферу Кузбасса более 100 наименований вредных различных веществ, в том числе и 1-2 классов опасности. Следует отметить, что из массы выбрасываемых вредных веществ постоянный контроль приземных концентраций осуществляется лишь по 10-15 веществам. Несмотря на строительство пылеулавливающих установок на промышленных предприятиях острейшей проблемой городов и поселков Кузбасса остается загрязнение приземного слоя атмосферы пылью. Это обусловлено рядом причин: 1. Многие стационарные источники на промышленных предприятиях еще не оснащены очистными сооружениями или имеющиеся пылеочистки работают с низкой эффективностью. 2. Десятки мелких, физически и морально устаревших отопительных котельных в городах и поселках работают без пылеочистных устройств, используя низкосортные высокозольные угли и загрязняя атмосферу в радиусе до 2-3 км. 3. Низкий уровень благоустройства и озеленения городов, поселков, промплощадок и жилых кварталов, улиц и проездов способствуют интенсивному загрязнению приземного слоя атмосферы тонкодисперсной пылью, насыщенной многочисленными вредными веществами в результате длительной антропогенной переработки. 4. Наличие многочисленных отвалов, открытых разработок (карьеров), складов топлива и строительных материалов непосредственно в городах и на их окраинах создает дополнительный резерв загрязнения атмосферы. Проблема водопользования, обеспечение водой народного хозяйства и питьевой водой населения в Кемеровской области за последние десятилетия беспрецедентно обострилась. Только за последние 30 лет из 905 рек в Кузбассе уничтожено хозяйственной деятельностью около 200, которые ранее питали чистой водой главную водную артерию региона – реку Томь. В крупных городах и агломерациях Кузбасса объемы отбора воды из поверхностных водоемов и питающих их пойменных песчано-галечниковых отложений достигли таких масштабов, что водоемы давно потеряли способность к самоочищению, а поддержание их водности обеспечивается за счет загрязненных ливневых, производственных и хоз-бытовых стоков. 37 По данным Кемеровского областного комитета по охране природы и рациональному природопользованию ежегодно на 1 жителя области приходится более 230 кубических метров загрязненных сточных вод. Это в 1,5 раза выше, чем в среднем по Российской Федерации. Последние годы в водоемы области сбрасывается сточных вод, не достигших нормальной очистки, 600-700 млн.куб.м., а с ними сбрасывается более 484 тыс.тонн различных веществ. При средненормативном содержании характерных загрязняющих веществ в водоемы и почвы поступило около 2 млн.т. физических веществ; более 85 тыс. тонн общего азота; более 50 тыс. тонн пятиокиси фосфора; более 65 тыс. тонн окислов калия; дефицит кислорода в воде увеличился более, чем на миллион тонн. Химические загрязнения при этом сопровождаются и бактериальным загрязнением. Исследования подтверждают, что бактериальное загрязнение воды в р. Томи, её притоках, а также в других реках превышает санитарные нормы в 2-40 раз. Наш выдающийся соотечественник В.А.Вернадский называл подземные воды ценнейшим полезным ископаемым и считал их национальным богатством. У многих народов источники подземных вод служили местами поклонения и веками охранялись как святыни. К великому сожалению отношение к подземным водам в Кузбассе диаметрально противоположное. Даже появившиеся в последние годы нормативные документы и правительственные постановления не могут переломить полнейший произвол и бесхозяйственность к использованию подземных водных ресурсов. Отмечено повышенное содержание фенолов, аминов, формальдегида в подземных водах в радиусе около 35 км. От областного центра. Здесь формируется ореол загрязнения и истощения подземных вод. За последние годы в связи с загрязнением поверхностных водоемов значительно снизилось качество воды на водозаборах производственного, и особенно, хозяйственно-питьевого водоснабжения. В результате подработки территорий шахтами и разрезами образовались целые районы с острым дефицитом запасов воды для водоснабжения. В связи с этим все более злободневным становится проблема перехода водоснабжения населения области за счет более высококачественных подземных вод и прекращения эксплуатации водозаборов, работающих на речных и аллювиальных водах. Поэтому, совершенствование системы охраны и рационального использования подземных вод для Кузбасса имеет первостепенное значение. В результате большой техногенной нагрузки, длительного воздействия вредных выбросов в атмосферу, нарушения ландшафта, формирования отвалов горных пород, воздействия 38 транспорта, интенсификации сельскохозяйственного производства в Кузбассе, на больших площадях развиваются процессы деградации и загрязнения почвенного покрова, снижается его биологическая продуктивность, формируются ореолы загрязнения токсическими веществами. В районах крупных индустриальных центров почвы загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, углеводородами и имеют высокий уровень бактериального загрязнения. Их суммарный солевой состав существенно отличается от состава природных почв. При открытой добыче полезных ископаемых даже при условии предварительного снятия плодородного слоя, в результате его многократного перемещения нарушается его естественная структура и почва теряет продуктивность. В настоящее время по данным различных источников информации в Кузбассе около 69-75 тыс. га нарушенных земель, на которых практически уничтожен плодородный слой почвы вообще. В крупных городах, промышленных агломерациях и прилегающих к ним зонам интенсивного загрязнения почти не осталось естественных почв. При строительстве автомобильных и железных дорог, ЛЭП, трубопроводов, а затем и при их эксплуатации происходит интенсивная деградация почвенного покрова, его нарушения, переуплотнения, механическое, химическое и биологическое загрязнение. Экологический кризис в Кузбассе значительно усугубляется постоянно возрастающей массой отходов производства и потребления. Исследования показали, что на территории области уже накопилось около 370 млн.т. отходов угледобычи и более 35 млн.т отходов обогащения. Леса кемеровской области подвержены интенсивному антропогенному воздействию на всей территории. Особенно заметная деградация лесных массивов в центральной и западной части Кузбасса, где фактически исчезли хвойные породы и преобладают лишь осины, береза и лиственный подлесок. На большинстве территории Кузбасса леса потеряли свои водоохранные и водорегулирующие функции на их территориях интенсивно развиваются эрозионные процессы, что особенно опасно в горных районах Кузнецкого Алатау. За последние десятилетия в районах крупных промышленных центров Кузбасса значительно сократился видовой состав фауны, значительно сократилась плотность расселения птиц, млекопитающих. Некоторые виды птиц полностью покинули прежние гнездовья. Интенсивное преобразование окружающей среды в районах индустриального освоения сопровождается трансформацией земной поверхности в больших масштабах и темпах, значительно превышающих темпы эволюционных процессов в природе. 39 В результате этого активно развиваются антропогенные процессы, меняется ландшафтно-геохимическая обстановка, климатические условия, а обитающие виды фауны и флоры не успевают приспосабливаться к меняющимся условиям, начинают деградировать, вырождаются или покидают антропогенную экосистему. Нарушается, таким образом, весь баланс природной экосистемы, меняются условия эволюции всего живого, в том числе и человека. Интегральным показателем состояния окружающей природной среды Кузбасса является эколого-гигиеническая ситуация и состояние здоровья населения, его продолжительность жизни. По данным статистики последних лет средняя продолжительность жизни мужчин в целом по России составляет 64,2 лет; в Омской области 63,5 лет; в Алтайском крае 63,4 лет; в Кузбассе лишь 57,5 года. Средняя продолжительность жизни женщин составляет соответственно; 74,5 года в России, 74 в Омской области, 73,8 года в Алтайском крае и лишь 70,1 года в Кузбассе. Парадоксально, но в самой «урбанизированной и благоустроенной» области, где 86% населения проживает в городах столь низок показатель средней проживаемости населения. По некоторым хроническим заболеваниям область устойчиво занимает одно из первых мест в стране, распространенность ряда детских онкологических заболеваний, а также врожденных уродств в сотни раз превышает этот показатель в экономически развитых странах Европы. Сегодня трудно прогнозировать степень дальнейшей трансформации биоты Кузбасса, но совершенно очевидно, что техногенные воздействия на флору, фауну, на здоровье человека во многих районах уже превысили критические пределы и требуются незамедлительные комплексные меры по оздоровлению окружающей среды. Почти все угольные предприятия создавались в 50-60-е годы, когда, как уже отмечено выше, обращать внимание на проблемы экологии, как на отраслевом, так и на государственном уровне, было не принято. И только, когда эти проблемы стали очевидны и остры, предприятия стали уделять им внимание. Предприятия, а не государство. Да и многие предприятия стали делать это либо под нажимом ученых, занимающихся проблемами экологии, экологических организаций, которые в нашей стране, к сожалению, не имеют большого внимания, либо, когда эта проблема серьезно ударяла по прибыли. Из этого вытекают еще две проблемы. Первая заключается в том, что когда экономика страны находится в глубоком кризисе и угольная отрасль не исключение, многие предприятия просто не способны осуществлять серьезные капитальные вложения для снижения своего негативного влияния на окружающую среду. Вторая состоит в том, что более менее преуспевающие предприятия не ставят проблему экологии на первые места, ставя сюда получе- 40 ние прибыли, хотя осуществление природоохранных мероприятий не только сказываются в качестве затрат, но при правильном и разумном их ведении они дают экономический эффект. Еще одна причина не обращения достаточного внимания на экологию, это громадная территория нашей страны и огромное количество природных, зеленых и водных ресурсов попрежнему не дающих полностью ощутить всю опасность сложившейся экологической ситуации. Заключение. Для решения нашей общей проблемы необходимо решать ее на государственном уровне, причем не посредством «отписок» в статьях конституции, а коренным образом изменить подход к этой проблеме и решать ее в непосредственной взаимосвязи с экономикой. Предприятия же (хотя бы преуспевающие) не должны ждать помощи со стороны государства, а должны, не скупясь, сами реализовывать конкретные меры по охране окружающей среды (подкрепленных научно) с помощью внедрения новейших инженернотехнических решений, что безусловно отразится в затратах, но при разумном подходе повысит экономический эффект природоохранных мероприятий, и будет создаваться благоприятная экономическая основа для перехода региона к устойчивому развитию. Но в первую очередь это скажется на снижении негативного влияния на окружающую среду. Литература: Гладкий Ю.Н., Доброскок В.А., Семенов С.П. Экономическая география России: Учебник. / Ю.Н. Гладкий, В.А. Доброскок, С.П. Семенов. -М.: Гардарика, Литературно-издательское агентство «Кафедра-М», 1999.-С.616-619. Экономическая и социальная география России: Учебник для вузов./Под ред. Проф. А.Т. Хрущева.-М.: Дрофа 2001.-С.714-715. Влияние технико-экономических показателей на размещение предприятий цветной металлургии и проблемы экологии Борсукова О.А., Васильев А.Н., 225 гр. Цветная металлургия – это отрасль тяжелой промышленности, занимающаяся добычей, обогащением и переработкой руды цветных металлов. В основном, цветная металлургия акцентирует свое внимание на следующих видах промышленности: медной, никелевой и алюминиевой. За последние два десятилетия существенно изменялась география добычи и производство меди. На смену традиционным местам добычи, так называемым «старым медедобыва41 ющим районам» (Замбия, Заир, Папуа-Новая Гвинея), где промышленные запасы сильно истощены и дальнейшая их разработка относительно дорога и общая добыча переживает существенный спад, пришли новые региональные производители, прежде всего из Южноамериканского континента, Океании и Австралии. Кроме того, открытие новых крупных месторождений привело к инвестиционному буму в отрасли и подтолкнуло ее интенсивное развитие. Ряд крупнейших инвестиционных проектов на новых месторождениях в Чили и Индонезии, где добыча ведется открытым способом, сделал эти державы ведущими производителями медной руды. Поскольку содержание меди в руде невелико и в среднем составляет от 0,3 до 1%, транспортировка медной руды экономически неэффективна. Это является причиной того, что циклы переработки меди от добычи руды до получения концентрата обычно территориально связаны и локализованы в районах залегания медных руд. Вместе с тем концентрат и черновая медь вполне могут перевозиться. К тому же для получения рафинированной меди необходимы значительные затраты электроэнергии. Следствием этого стало то, что только последние десятилетия крупнейшие страны-производители медной руды начали увеличивать долю рафинированной меди в совокупном выпуске. Однако процесс этот идет еще крайне медленно. По использованию в различных отраслях промышленности медь является одним из самых распространенных металлов. Благодаря своим уникальным свойствам она нашла свое применение на заре человеческой цивилизации и вот уже не первое тысячелетие помогает человечеству развиваться. В тоже время, являясь невосстанавливаемым природным ископаемым, медь уже в ближайшие десятилетия сможет превратиться в один из дефицитных материалов. По своей распространенности в земной коре медь стоит на 25-м месте. По состоянию на сегодняшнее время достоверные извлекаемые запасы меди, разработка которых возможна при современном уровне развития техники и технологии с учетом экономической рентабельности добычи, составляют всего 340 млн. т. При отсутствии прироста запасов и улучшения технологии добычи и производства меди, извлекаемых запасов хватит лишь до 2040 г. Благодаря своим свойствам, среди которых пластичность, коррозионная стойкость, электропроводность, высокие эстетические свойства и относительно невысокая стоимость производства и извлечения меди, позволяет применять ее в различных отраслях промышленности, начиная от медицины и заканчивая электроникой. Россия является одним из основных производителей меди, при этом более 70% рафинированной меди поставляется отечественными предприятиями на экспорт. По этой причине медь, наряду с основными энергоносителями, алюминием, никелем и черными металлами, 42 является одним из основных экспортных товаров Российской Федерации, занимая около 47% в общем объеме поступающей экспортной выручки. Основные месторождения медных руд в России расположены в Красноярском крае и на Урале. Кроме того, значительные объемы руды российские предприятия получают из Казахстана и Монголии. Однако в отличие от северных месторождений, залежи медных руд в этих регионах к настоящему времени существенно выработаны, что в совокупности с развитием этими государствами собственной производственной базы снижает привлекательность казахстанского и монгольского сырья для отечественных переработчиков. Основные производства меди Российской Федерации, так же как и месторождения, сконцентрированы на Урале и Заполярье. Более 70% общего производства выпускают предприятия вертикально-интегрированной ГМК «Норильский Никель». В состав этого акционерного общества входят «Норильская горно-металлургическая компания», «Североникель» и «Печенганикель». Процессы консолидации не обошли российские предприятия. В России на рынке сформировалось три устойчивые вертикально-интегрированные группы. Крупнейшей из них является ГМК «Норильский Никель». В настоящее время компания активно ведет экспансию на российском рынке переработки меди, что позволяет назвать «Норильский Никель» диверсифицированным вертикально-интегрированным холдингом с полным циклом переработки меди. Помимо меди, предприятие является крупнейшим в мире производителем никеля и металлов платиновой группы. Вторым по величине медным холдингом России является ОАО «Уральская горнометаллургическая компания». Она была образована в конце 1999 года путем объединения в вертикально-интегрированную компанию предприятий. Отдельно в отрасли стоят предприятия, сформированные вокруг еще одного уральского производителя – Кыштымского медеэлектролитного завода. Предприятия активно сотрудничают с Карабашским медеплавильным заводом, Южно-Уральской горнодобывающей компанией и рядом других более мелких производств. Никель – это один из металлов, по объемам производства и потребления которого судят об уровне развития страны. Относясь к группе тяжелых цветных металлов никель используется в различных отраслях индустрии, начиная производством легированной стали и заканчивая высокотехнологичной медициной и электротехникой. Никель, встречающийся в природе элемент, существует в виде различных оксидов, сульфидов, силикатов и относится к стратегическим полезным ископаемым. Его важность объясняется разнообразными уникальными свойствами: добавка никеля в сплавы увеличива- 43 ет прочность, износостойкость, коррозионную стойкость, повышает тепло- и электропроводность, улучшает магнитные и каталитические свойства. В ряде областей, например, при изготовлении реактивных двигателей, сплавы никеля незаменимы. Все это привело к тому, что никель стал одним из основных металлов, использование которого обусловлено целым комплексом его уникальных свойств и применимостью практически во всех отраслях промышленности. Среди многообразия промышленности цветных металлов алюминиевая индустрия крупнейшая, как по объемам выпуска продукции, количеству задействованных в производстве людей, так и по безусловной важности для мировой экономики. Схема получения готовой продукции из сплавов алюминия сложна и включает в себя различные операции, начиная от добычи исходного сырья – бокситов – до процессов получения готового проката. Сами технологические процессы производства алюминиевого проката состоят из последовательных процессов электролиза, плавки и дальнейшей обработки давлением для получения готового изделия. Это делает производство алюминия чрезвычайно энергоемким, что предполагает расположение предприятий, производящих первичный алюминий в местах локализации источников энергии и сырья. Как правило, ведущие мировые производители алюминия – Канада, Америка, Россия – обладают достаточными запасами сырья и имеют относительно дешевые источники электроэнергии для организации соответствующих производств. Известно, что, обладая рядом характеристик, таким как, например, легкость, прочность, доступность, относительная дешевизна, уникальные эксплуатационные свойства, алюминий и его сплавы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, начиная от аэрокосмической и заканчивая медициной. Основными потребляющими отраслями данного металла являются сектора экономики, связанные с общественным производством: строительство, автомобилестроение, производство товаров народного потребления и т.п. Низкое потребление металла в России наряду с существующими явно избыточными мощностями по производству алюминия делают эту отрасль изначально экспортоориентированной. А так как на экспорт поставляется в основном первичный алюминий, а не его прокат, то это снижает возможные прибыли производителей и укрепляет связь промышленности с внешнеторговой конъюнктурой, что чревато кризисными ситуациями и падением объемов производства. Известно, что доля России в мировом выпуске алюминия достаточно велика, чтобы считать отечественных производителей реальной силой, способной оказывать существенное 44 влияние, как на мировую ценовую конъюнктуру, так и на формирование рынков каждого вида алюминиевого проката. Существующие в России и странах СНГ мощности способны производить до 20% мирового выпуска алюминия. Как известно производство алюминия включает в себя первоначальные операции по добыче глинозема, производству бокситов и электролизном производстве первичного алюминия. Таким образом, технологически предприятия можно разделить на три группы: предприятия по добыче глинозема, предприятия-производители первичного алюминия, обрабатывающие предприятия. Всего в России существует 6 крупных производителя глинозема: Уральский, Богословский и Волховский алюминиевые заводы, Ачинский горный комбинат, ПО «Глинозем» и Бокситогорский глинозем. В совокупности эти предприятия выдают порядка 3,5 млн. тонн глинозема, что покрывает около 40% российской потребности в алюминиевом сырье. В СНГ производство глинозема также достигло 3 млн. тонн в год. Проблемы экологии. Несмотря на существенный спад производства во многих горнодобывающих отраслях и, в частности, на предприятиях по добыче руд цветных металлов, адекватного снижения загрязнения окружающей среды не произошло. Одной из главных причин такого положения является отсутствие очевидной экономической выгоды рационального природопользования и охраны окружающей среды для предприятий по добыче руд цветных металлов. Обострение экологических проблем обуславливает необходимость поиска приемлемых путей развития общества с учетом экологического фактора. Это в свою очередь требует исследования существующих подходов к разработке эффективных механизмов экологизации экономики. По Концепции перехода российской Федерации к устойчивому развитию (1996 г.), в первую очередь необходимо внедрить управление не выбросами, как сейчас, а эффективностью природопользования. Исходя из вышеизложенного актуальной задачей является разработка механизма эколого-экономической оценки эффективности природопользования на предприятиях по добыче руд цветных металлов. Анализ влияния горнообогатительных комбинатов на окружающую среду. Рудносырьевая база цветной металлургии России обладает большим потенциалом для обеспечения достигнутого и прогнозируемого уровня производства цветных металлов. Однако в условиях рыночных отношений, при резком увеличении затрат на добычу и переработку руд, усилении конкурентной борьбы за сбыт продукции, промышленная значимость многих разведанных месторождений оказалась под вопросом. 45 Предприятия цветной металлургии расположены в основном в Восточной Сибири, на Урале и Кольском полуострове. В результате производственной деятельности предприятия отрасли оказывают существенное влияние на формирование экологической обстановки в районах своего расположения, а в некоторых случаях и полностью ее определяют. Ежегодно предприятиями цветной металлургии выбрасывается в атмосферу около 3000 тыс. т вредных веществ. Загрязнения атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуются в основном выбросом диоксида серы (75% от суммарного выброса в атмосферу), оксида углерода (10,5%) и пыли (10,4%). Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига и др.), дробильноразмольное оборудование, места погрузки, выгрузки и пересыпки материалов, сушильные агрегаты, открытые склады. Среди предприятий цветной металлургии основную нагрузку на атмосферу (по объему выбросов) оказывает концерн «Норильский Никель», основной гигант по производству цветных и драгоценных металлов, выбросы которого составляют 10% валового выброса загрязняющих веществ в атмосферу всей промышленностью Российской Федерации. Особенностью районов расположения предприятий концерна «Норильский Никель» является легкая экологическая уязвимость природной среды, ассимилирующая способность которой в связи с неблагоприятными физико-географическими и природно-климатическими условиями в несколько раз ниже, чем в средних широтах. Выбросы предприятий оказывают существенное влияние на формирование потока загрязняющих веществ, распространяющихся на большие расстояния. Следует отметить, что развитие горно-металлургических предприятий, отличающихся высокой ресурсоемкостью, осуществляется без должного учета экологических последствий. В результате этого, несмотря на принимаемые предприятиями мер по охране природы, продолжается процесс деградации природной среды, так как самовосстановительный потенциал экосистем практически исчерпан. Ежегодно в цветной металлургии потребляется около 1200 млн.т свежей воды. Сточные воды предприятий цветной металлургии загрязнены минеральными веществами, флотореагентами, большинство которых токсичны (цианиды, ксантогенаты, нефтепродукты и др.), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, никель и т.д.), мышьяком, фтором, ртутью, сурьмой, хлоридами и т.д. Предприятия цветной металлургии оказывают воздействие на водные объекты, ухудшая качество воды в них. Крупные комбинаты цветной металлургии являются самыми мощными источниками загрязнения почвенных покровов как по интенсивности, так и по разнообразию загрязняю- 46 щих веществ. Это является следствием того, что на горнодобывающих предприятиях в отраслях продолжает преобладать открытый способ добычи минерального сырья. Выделяется несколько десятков городов с металлургическими предприятиями, вблизи которых в почвенном покрове обнаружены количества тяжелых металлов, равные или большие ПДК. По суммарному индексу загрязнения почвенного покрова первое место занимает рудная Пристань (Приморский край), в которой расположен свинцовый завод. В общем виде цели, такой деятельности, определены концепцией устойчивого развития, содержащейся в докладе Международной комиссии ООН по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее», где под устойчивым развитием подразумевается такое развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Стержень данной концепции, как отмечает Э.В. Гирусов составляют постулат о том, что «развитие экономики может и должно быть таким, чтобы оно не сопровождалось опасным загрязнением и разрушением природной среды, утверждение примата гармонии в отношениях между людьми, между обществом и природой, и, конечно, признание единства и многообразия вариантов социально-экономического развития различных стран и народов». Это, в свою очередь, определяет многообразие возможных механизмов реализации эколого-экономических целей, однако, во всех случаях необходимо определенное государственное регулирование. Целью государственного регулирования в области охраны окружающей среды является обеспечение компромисса между текущими экономическими интересами товаропроизводителей и долгосрочными экономическими интересами общества, который должен поддерживаться государством на основе установления определенных экологических требований и формирования системы стимулирования их выполнения. В различных странах мира к настоящему времени разработано множество экономических инструментов, направленных на обеспечение экологической безопасности, включая совершенствование налоговой системы с учетом экологического фактора, экономическое стимулирование природоохранной деятельности, экологическое страхование и т.д. При этом важнейшим принципом большинства экономических рычагов является принцип «загрязнитель платит». Необходимость учета природоохранных затрат и ориентация на использование экономических методов регулирования интенсивности загрязнения природной среды определили необходимость внедрения платного природопользования в отечественную практику управления. 47 Литература: Состояние окружающей природной среды Кемеровской области в 1999 году: Доклад Государственного комитета по охране окружающей среды Кемеровской области: Кемерово, 2000. – 289с. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: Агенство «ФАИР», 1998. – 320с. Экологические характеристики гидроэнергетики Беляева Ю., Чуб. И. , 216 гр. Гидравлическая электростанция (ГЭС) - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из: - последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора; - и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую вращаясь, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. Типы гидроэлектростанций по мощности: малые – мощностью до 3тыс. кВт средние – мощностью от 3тыс. до 50 тыс. кВт крупные – мощностью – свыше 50 тыс. кВт В зависимости от конструктивных особенностей различают плотинные и деривационные гидроэлектростанции. К плотинным относят гидроэлектростанции, в комплексе сооружений которых имеется плотина, служащая для подъема воды и создания необходимого напора. Наиболее мощными гидроэлектростанциями, как правило, бывают плотинные. Деривационные станции могут работать и без плотины, для более крупных станций ее обычно сооружают. Воду к их турбинам подводят по каналу или трубам, называемым деривационными. Такие гидроэлектростанции строят на горных реках, имеющих большой естественный напор воды. По высоте напора воды гидроэлектростанции подразделяют на низконапорные, имеющие высоту напора ниже 25 м, средненапорные – от 25 до 75 м и высоконапорные – свыше 75 м. Низконапорные станции, как правило, строят на равнинных реках. Высокий напор характерен для гидростанций в горных районах. Каждая плотинная гидроэлектростанция, построенная на судоходной или сплавной реке, представляет собой комплекс важнейших сооружений (гидроузел). В его состав входят плотина, здание самой электростанции, судоходные шлюзы и др. Плотина, поднимает уровень воды в реке. Она создает постоянную разность уровней воды выше и ниже плотины, 48 или в верхнем и нижнем бьефах (эту разность уровней бьефов называют напором или подпором воды). В результате этого становится возможным использование энергии равнинных рек, имеющих незначительный уклон русла и слабое течение. Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС. Структура выработки электроэнергии в России Вид станции: э/э в % (2000 г) Тепловые 66,3 Гидростанции 18,8 Атомные 14,9 Рассматривая мировое распространение гидроэнергетики можно отметить, что сегодня уже задействовано около 10% существующих гидроресурсов. Большим потенциалом для развития гидроэнергетики обладают страны Азии и Африки. В настоящее время в мире установлены ГЭС суммарной мощностью 630 000 МВт. Эти данные неточны, поскольку вклад от малых гидроэлектростанций и частных систем трудно подсчитать, но предполагается, что эти источники энергии могут добавить лишь несколько процентов к основному показателю. Годовое мировое производство электроэнергии - 2200 млрд кВт·ч; это означает, что ГЭС работают на 40% своей мощности. Стоимость. Благодаря относительно низким затратам и конкурентоспособной цене за электроэнергию, выработанной на ГЭС, гидроэлектростанции представляют собой очень привлекательный бизнес для инвесторов. Кроме того, срок эксплуатации ГЭС намного превышает срок службы энергогенерирующих станций, работающих на ископаемом топливе. Существуют ГЭС, находящиеся в эксплуатации практически 100 лет. 49 Преимущества ГЭС: - стоимость кВТ/ч в 10раз ниже, чем на ТЭС; - более маневренные; - высокий КПД = 90%; - не загрязняет атмосферу. Недостатки ГЭС: - очень высокая стоимость и продолжительность строительства; - приходится затапливать много земель; - заболачивание территории; - изменение микроклимата территории; - страдают рыбные ресурсы. Проблемы гидроэнергетики. Основной причиной того, что ГЭС не строят повсеместно, является высокая стоимость их строительства, а также необходимость наличия больших водных ресурсов в относительной близости к населенным пунктам. К другим проблемам, связанным со строительством ГЭС, относятся: воздействие дамб на речные экосистемы и социальные проблемы, в частности, связанные с переселением жителей. Воздействие гидроэнергетики на экологию: -Дамба может блокировать миграционные пути рыбы; -Уровень грунтовых вод; -Чрезмерное удобрение — эутрофикация; -Затопление; -Социальные последствия; -Влияют на развитие эпидемий связанных с водой (малярия, сонная болезнь, желтая лихорадка); -Вероятность прорыва дамбы. Флора и фауна. Затопление и изменение потока воды, кроме того, вызывает изменение фауны и флоры вне русла реки. Из-за постоянных или периодических затоплений под ударом окажется животный и растительный мир района, где находится ГЭС. Если животные могут частично переместиться в новые места обитания вне области водоема, (естественно, если соответствующие условия среды будут найдены), то растительность затопляемых областей считается утраченной. Трудно предсказать, какие произойдут изменения вне затопленной области. Локальные климатические изменения и изменения уровня грунтовых вод могут воздействовать на флору и фауну. Ценные виды и природные разновидности могут быть потеряны навсегда. Общее увеличение активности в районе (транспорт, шум и т.д.), особенно характерные для периода строительства, также воздействует на фауну отрицательным образом. 50 Рыба. Для некоторых видов рыб могут возникнуть препятствия для их размножения из-за возможного изменения уровня воды во время периода нереста. В искусственном водоеме обычно обитают меньше видов рыб, чем в естественном озере. Изменения потока воды могут радикально влиять на питательные вещества и условия икрометания вниз по течению. Также изменяется и "образование" пищи, как и ее доступность для рыбы. В дамбе и на местах сброса воды от турбин может выделяться избыточный газ, преимущественно азот, что может быть смертельным для рыбы. Здоровье. Большие ГЭС могут влиять на развитие эпидемий заболеваний, связанных с водой. Водохранилище может улучшать проживание и условия размножения паразитических организмов, вызывающих различные заболевания. Среди них можно упомянуть сыпной тиф, холеру, дизентерию и другие. К заболеваниям, связанным с водной средой обитания основных переносчиков, относятся биляриоз, малярия, филариоз, сонная болезнь и желтая лихорадка. Водохранилища, где находится большое количество стоячей воды с низкими колебаниями ее уровня, создают благоприятные условия для жизни болезнетворных организмов. Растительность в водохранилище также "улучшает" среду обитания для некоторых типов переносчиков инфекции. К тому же, исследования показали, что разновидность москитов - разносчиков малярии и филариоза - существует благодаря растительности в водоемах. Если водоем спользуется и для ирригации, и для снабжения технической и питьевой водой, имеется риск заражения болезнетворными организмами, живущими в воде. Такая инфекция может распространяться на обширные территории. Условия, наличие которых необходимо для развития большой гидроэнергетики: большое централизованное энергопотребление; крупная промышленность, мегаполисы, городские районы; международная, национальная и региональная центральные энергосистемы; большие корпорации или государственные предприятия с высококвалифицированным и хорошо оплачиваемым штатом; долгосрочная оценка потенциала, долгосрочное планирование и длительный период строительства с применением сложной техники и технологии. В зависимости от потенциала большая гидроэнергетика может внести значительный вклад в решение вопроса национального энергообеспечения. Заключение. Имея свои недостатки, энергия, вырабатываемая с помощью ГЭС, самая дешевая. Прежде всего, используя возобновляющиеся источники энергии, они позволяют экономить огромное количество топлива. Срок службы гидроэлектростанций, значительно более продолжителен, чем тепловых. Несмотря на более крупные капитальные затраты на их строительство, гидроэлектростанции дают возможность получать электроэнергию по себестоимости более низкой, чем на 51 тепловых,а так же их легче не только механизировать, но и полностью автоматизировать, намного менее трудоемкая эксплуатация. Литература: Плоткин М.Р. Основы промышленного производства: учеб. пособие для университетов и педагогических институтов. М., «Высш. школа», 1997.- 304 с. Большая энциклопедия эрудита. Москва «Махаон» 2004. – 487 с. Экологические проблемы ядерной энергетики Слесаренко О., Филимонова А., Бушанова О., Иванова Е., 226 гр. Историческая ответственность за ложное развитие в области ядерной энергии. Первую атомную бомбу создали Соединенные Штаты Америки и несут историческую ответственность за военное использование атомной энергии, за Хиросиму, за испытательные взрывы, за расползание ядерного оружие по всему миру. СССР создал первую атомную электростанцию, направив этим самым развитие мирной атомной энергетики по ложному и опасному пути, результатом которого стал Чернобыль. На СССР и его правопреемнике России лежит историческая ответственность за этот ложный и опасный путь мирного использования ядерной энергии. И эта ответственность может быть снята, если именно Россия направит ядерную энергетику по безопасному пути. История развития идей подземной атомной энергетики. Идеи подземной атомной энергетики имеют длительную историю. Самые первые ядерные реакторы в СССР размещались и до сих пор работают под землей (в Красноярске и возможно в других атомных центрах). В некоторых странах, например, в Норвегии, были построены подземные атомные электростанции. Горячим приверженцем подземной ядерной энергетики был академик Андрей Дмитриевич Сахаров. При создании советских ядерных реакторов для подводных лодок специалисты уже тогда высказывали предложения о размещении этих реакторов под землей для целей энергетики. Однако, эти идеи до сих пор не нашли своего развития ввиду дороговизны подземных атомных станций. Автор впервые высказал идею подземной атомной энергетики в 1979 году, и тогда же им была направлена заявка на изобретение. В ней и была сформулирована концепция подземно-наземной ядерной энергетики. По этому вопросу в начале восьмидесятых годов автор имел научные контакты с Андреем Дмитриевичем Сахаровым, и в своем обращении к Президенту АН СССР Г.И.Марчуку после чернобыльской катастрофы с предложением развивать подземную атомную энергетику А.Д.Сахаров ссылался 52 на мои работы. Отметим, что в первых своих работах А.Д.Сахаров говорил о подземных атомных электростанциях, но в последней своей работе по атомной энергетике, опубликованной незадолго до смерти в журнале “Искусство кино”, он перенес акцент на подземные ядерные реакторы. В 1987 году автором была опубликована на тему ядерной энергетики статья в журнале “Изобретатель и рационализатор”. Но делопроизводство по заявке автором было прекращено в связи с некоторыми жизненными обстоятельствами. После Чернобыля автор обращался с предложениями в Минатом и ГКНТ, но проявленный в первое время после Чернобыля интерес быстро угас. Атомное тепло России. Россия — северная, холодная страна. Нигде в мире не живет в таких северных условиях такое количество людей, нигде нет большей части страны в таких северных и холодных условиях. И тепло есть главная проблема России, самый ценный для нее продукт. В свое время существовала даже партия “Субтропическая Россия”, которая ставила своей целью создать в России субтропики. Конечно, это была “прикольная партия”. Но сама мечта об обеспечении России теплом вовсе не шуточна. И именно атомное тепло сможет решить ту задачу, которую ставила себе “Субтропическая Россия”. Ведь обеспечение северных городов России дешевым атомным теплом меняет все. Создает комфортные условия жизни даже в самых суровых условиях, дает возможность круглогодично обеспечить овощами и тропическими фруктами население северов, дает возможность общаться с цветущей флорой в самые трескучие морозы путем создания оранжерей и теплиц. Так, как это имеет место в суровой и безлесной Исландии, которая в изобилии обеспечена дешевым теплом подземных недр. Программа “Атомное тепло России” — это программа создания сотен атомных станций тепло и электроснабжения. Это очень дешевые станции, стоимость строительства которых при полной разработке технологии будут составлять буквально несколько миллионов долларов, а эксплуатационные расходы вообще будет стоить не более чем обслуживание гидроэлектростанций. И они могут работать десятки и сотни лет. Не загрязняя ни поверхность земли, ни атмосферу, и лишь в малой степени воздействуя на подземную среду, в которой, впрочем, человек ведь и не обитает. Эти станции изменят само лицо страны, позволят, наконец, создать даже в северных регионах конкурентную индустрию, ибо именно большие затраты на тепло и являются главным фактором слабой конкурентоспособности российской индустрии. Наконец, это также и создание станций электроводоснабжения в степных и пустынных районах Волгоградской, Астраханской, Ставропольской областей, Калмыкии и Дагестана, а это обеспечение страны сельскохозяйственной продукции. “Атомное тепло России” — программа для России двадцать первого века. 53 Современная ядерная энергетика. Современная ядерная энергетика пошла по пути механического использования пароводяного цикла и конструкции тепловой (угольной) электростанции, в которой угольная топка лишь заменена ядерной. Образно говоря, газифицировали сельские дома, вставив газовую горелку в русскую печь. Это величайшая инженерная ошибка. Ведь ни одно из преимуществ ядерного топлива не использовано, ни один недостаток не нейтрализован. Любую АЭС можно легко заменить на ТЭЦ и наоборот. Единственное, пожалуй, исключение — это атомные подводные лодки, в которых ядерный реактор дал принципиально новое качество. К тому же и сама АЭС получилась низкокачественной, с низким КПД, так как характеристики ядерного топлива и ядерного реактора, в отличие от угля и угольной топки, плохо сопрягаются с пароводяным термодинамическим циклом. Подземный ядерный реактор. Подземный ядерный реактор — устройство гораздо более простое и дешевое, чем наземный. В земле делается полость, которая футеруется слоем бетона. В сравнительно рыхлых породах толщина его может составлять, к примеру, метр, в скальных — порядка двадцати сантиметров. Внутри эта полость облицовывается металлом, который несет не силовую, а лишь изоляционную нагрузку. Толщина его может составлять 5-10 миллиметров, а не десятки сантиметров, как в наземных. Сверху эта полость закрывается крышкой, к которой прикреплены тепловыделяющие элементы и стержни управления. Размеры ядерного реактора и его конфигурация могут быть любыми. 54 Гидравлическая система подземно-наземной атомной станции. Гидравлическая система двухконтурной подземно-наземной атомной станции показана на рисунке 2. С целью радиационной развязки используется промежуточный теплообменник. Именно его глубина размещения и определяет параметры пара на выходе. Вода поступает с поверхности самотеком, преобразуется в рабочее вещество и по вертикальному каналу выходит на поверхность для полезного использования. Использованная вода в замкнутом контуре водоснабжения вновь поступает самотеком в теплообменник. Однако может использоваться и разомкнутый контур водоснабжения. Тогда конденсат, представляющий собой пресную воду, используется на цели водоснабжения, например, на жилищно-коммунальные нужды, для орошения или на технические цели. А вода, как правило, минерализованная, поступает из внешних источников — моря или из подземных источников. Теплообменник в этом случае конструируется как опреснитель, а атомная станция становится источником пресной воды. В первом контуре может циркулировать вода или иной теплоноситель. Поддержание давления в этом контуре также осуществляется столбом жидкости через мультипликатор давления. В принципе, рабочее вещество в первом контуре может быть любым. Высота первого контура может составлять несколько десятков метров. Мы видим, что в гидравлической системе нет ни одного механического устройства, так что система обладает высшей степенью надежности. В ней просто нечему ломаться. Но на случай катастрофы имеется специальная труба аварийного тампонажа, через которую можно осуществить заливку аварийного ядерного реактора специальными смесями, в каковом состоянии ядерный реактор может находиться в течение сотен и может тысяч лет без опасности для окружающей среды. В любом случае, выброс радиоактивных веществ на поверхность исключается. Атомная станция теплоснабжения (АСТ). Наиболее простой вариант использования ядерной энергии есть использование ее для целей теплоснабжения в виде атомной станции теплоснабжения (АСТ). Для этих целей вполне достаточен пар давлением 10-20 атмосфер. Это соответствует глубине размещения порядка 100-200 метров, т.е. на так называемых “метростроевских” глубинах, работа на которых хорошо освоена. Сам реактор может размещаться в центре города, что резко сокращает теплосеть и уменьшает теплопотери. Для этой цели вполне могут использоваться ядерные реакторы атомных подводных лодок. С помощью такого реактора можно обогреть город с числом жителей 100-200 тысяч жителей. Реакторы хорошо разработаны и надежны, что показала авария на АПЛ “Курск”. Использование АСТ позволит решить проблему тепла в северных, сибирских и иных городах России кардинально, раз и навсегда. Для северных территорий России это сыграло бы просто неоценимую роль. Дешевое тепло позволило бы, фактически, решить проблему комфортной жизни на се- 55 верах, создать, например, целые парки под крышей. А пока мы видим, как трудно решается проблема тепла на Севере. Потребность в таких установках можно оценить только для России в несколько сотен единиц. Должна быть принята государственная программа “Атомное тепло России” на двадцать лет с целью обеспечить все российские города, в первую очередь северные, атомным теплом. Для тех, кого пугает возможность размещения ядерного реактора под центром города, заметим, что в самой Москве, в самых густонаселенных районах работают ядерные реакторы (в ИАЭ им.Курчатова на Соколе, в МИФИ на Каширке и др.). Так почему мы должны бояться размещения ядерного реактора на глубине двести или тысячу метров под Москвой? Москва должна быть со временем переведена на атомное тепло. Возможно, потребуется построить около десятка МАСТ (Московских атомных станций теплоснабжения), размещаемых на глубинах ниже метро и связанных им друг с другом. Атомная станция электроснабжения (АСЭ). Для получения электроэнергии пар направляется на паровую турбину. Для экономичности АСЭ желательно иметь уже большие глубины размещения ядерного реактора, порядка 1-4 тысячи метров. Это уже шахтные глубины. На таких глубинах добывают уголь, алмазы и другие полезные ископаемые. Отметим, что в АСЭ условия для работы паровых турбин резко улучшаются. Дело в том, что в настоящее время в атомной энергетике используются менее эффективные турбины влажного пара. В вертикальном канале АСЭ будет происходить осушение пара за счет проскальзывания частичек воды, и на выходе будем иметь сухой, а при определенных конфигурационных воздействиях даже перегретый пар. Таким образом, экономичность подземно-наземной АСЭ может быть даже выше наземных АЭС. Для размещения АСЭ, по-видимому, можно будет использовать шахтные выработки с почти готовой подземной инфраструктурой. Атомная станция водоснабжения (АСВ). В подземно-наземной энергетике используются не сложные паровые котлы перегретого пара, а установки насыщенного пара (попросту, кипятильники), что позволяет легко использовать минерализованные воды во втором контуре, превращая установку в атомную станцию водоснабжения (АСВ). Для АСВ можно использовать совсем малые глубины — порядка десятков метров. Естественно, что должна осуществляться утилизация энергии пара, например, путем выработки электроэнергии на турбинах низкого давления. Причем для целей АСВ, чем ниже энергетическое КПД станции, тем лучше. Использование АСВ позволит решать проблемы орошения земель. Более того, в будущем именно использование атомного водоснабжения станет главным средством решения проблемы водоснабжения в засушливых странах, а для Средней Азии позволит решить проблему Аральского моря. 56 Атомная станция нейтронов (АСН). АСН есть атомная станция, в которой главным продуктом являются нейтронные потоки. Это может быть исследовательская атомная станция, либо станция для использования нейтронных потоков (или вторичных излучений) с производственными целями. Ее схема остается той же самой, глубина расположения выбирается из условий безопасности. Преимущество подземного размещения ядерного реактора, кроме безопасности, состоит в том, что он строится прямо по месту и может иметь любую желаемую конфигурацию — прямоугольную, шарообразную, вертикальную цилиндрическую, плоскую, коническую, треугольную и любую иную в зависимости от требуемого нейтронного поля. Ведь проблема прочности решается совсем по-иному. Он одинаково доступен с трех сторон для вывода нейтронных потоков. Думается, что роль АСН будет в будущем возрастать, так как нейтронные (или иные радиационные) воздействия будут все больше использоваться в промышленности и науке. Сейчас использование нейтронных воздействий сдерживается их труднодоступностью. Ведь исследовательские реакторы зачастую маломощны и нацелены на научные исследования, а к крупным реакторам электростанций широкий допуск невозможен ввиду их высокой опасности и по соображениям антитеррористической защиты. А подземная нейтронная станция откроет широкий доступ к мощным нейтронным потокам всех потребителей, которые в них нуждаются. А для слабых радиационных воздействий можно использовать радиоактивные отходы атомных станций. Комплексные атомные станции. Естественно, что кроме специализированных возможны и комплексные установки — АСТЭ, АСВЭ, АСТВ и АСТВЭ. Можно их все комплексировать также с АСН. И здесь глубина размещения выбирается из компромисса требований. В комплексных установках возможно наиболее эффективное использование ядерной энергии, и даже низкий энергетический КПД таких установок становится вовсе не пороком, а в некоторых случаях даже достоинством. Достоинства ядерного топлива: 1.Высочайшая энергоемкость, превышающая энергоемкость химического топлива в тысячи раз. 2.Отсутствие потребности в атмосферном воздухе. Недостатки ядерного топлива: 1. Потенциальная возможность аварии с самыми катастрофическими последствиями глобального характера. 2. Опасные отходы, сохраняющие это свойство в течение сотен и тысяч лет. 3. Сложность ликвидации ядерного энергетического объекта. 4. Ядерная энергетика как источник распространения ядерного оружия. 5. Доступность для терроризма и шантажа с катастрофическими последствиями. 57 Первое показал Чернобыль. Но он показал это отнюдь не в полной мере. Представим, что такая авария произошла в Европе. Кто бы пошел ее ликвидировать, кто из европейцев пошел бы на крышу сбрасывать осколки графита, кто из них полетел бы на вертолете сбрасывать песок в жерло реактора? Мы даже не представляем, как бы смогли европейцы справиться с этой аварией. Только мужество и самоотверженность советских людей, отдававших собственные жизни и здоровье, смогли укротить Чернобыль. Но если бы над АЭС был бетонный колпак, то наступил бы полный апокалипсис. Ведь тогда вообще было бы непонятно, как заглушить реактор. Реакция развивалась бы до момента, пока давление и температура не взорвали бы колпак изнутри, и что было бы дальше — даже трудно представить. Все уверения об абсолютной безопасности нынешней ядерной энергетики можно принять на веру. Но ведь существуют вещи невероятные. И если результатом этой “невероятности” может стать радиационное заражение континентов, гибель или заболевание десятков и сотен миллионов людей, то надо и ее учитывать и не принимать решения, где такая “невероятность” присутствует, как это сделали миллионы европейцев. Концепция безопасной ядерной энергетики. Представим себе, что из земли выходит конец трубы, из которой истекает пар. Этот пар можно направить либо на турбину, либо прямо подавать в дома для отопления. Сам пар — рабочее тело — создается на глубине под землей с помощью ядерного реактора. Другими словами, имеем искусственный гейзер, создаваемый с помощью атомной энергии. А использование рабочего тела происходит уже на поверхности земли. Таким образом, безопасная ядерная энергетика есть смешанная подземно-наземная энергетика. Создающий наибольшую опасность ядерный реактор — генератор рабочего тела — под землей, на безопасной глубине, устройства использования рабочего тела, не создающие опасности — на поверхности земли. С поверхности к ядерному реактору ведет только шахта лифта, которая находится постоянно под замком, так как в нормальном режиме под землей нет обслуживающего персонала. Опасность терроризма, а также военного нападения полностью исключается. Этим полностью используются достоинства ядерного топлива — отсутствие потребности в атмосферном воздухе и малая потребность в топливе. Ведь доставить на глубину раз в два-три года сборку ТВЭЛов совсем не то же, что доставлять туда ежедневно эшелоны с углем, если бы мы на его месте поместили угольную топку. Ядерный реактор чрезвычайно компактное устройство. И это также благоприятствует размещению его под землей. Но поместив ядерный реактор под землей, мы этим самым включили новый физический фактор — гравитацию. И новый принципиальный момент состоит в том, чтобы сделать этот фактор технологическим. Другими словами, размещать ядерный реактор не просто на безопасной, а на технологической глубине, определяемой требуемыми 58 характеристиками пара. Вместо ненадежного механического насоса, являющегося источником движения рабочего вещества в реакторе, использовать абсолютно надежную гравитационную силу, отказ которой невозможен. Итак, две главные сущности безопасной ядерной энергетики: 1. Разделение устройств создания рабочего тела и его использования по глубине. 2. Размещение ядерного реактора на технологической глубине, обеспечивающей получение рабочего тела с требуемыми характеристиками. Экологические проблемы ядерной энергетики. Подземно-наземные атомные станции не дают загрязнения поверхности земли и атмосферы, не оказывают радиационного и теплового воздействия. Возможное радиационное загрязнение подземного пространства в любом случае гораздо менее опасно, чем загрязнение поверхности земли и может быть легко сведено до самого безвредного уровня. Именно подземно-наземная ядерная энергетика есть путь резкого улучшения экологии в России. Более того, она будет способствовать улучшению экологии и косвенным образом. Мы имеем в окрестности реактора большое трехмерное подземное пространство с дешевой энергией и хорошими коммуникациями и транспортной связью с поверхностью. И постепенно под землю, по соседству с атомной станцией будут перемещаться с поверхности земли различные вредные производства, что также будет способствовать улучшению экологии. Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля. До середины 80-х годов человечество в ядерной энергетике видело один из выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет (с середины 60-х до середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала превалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности. К маю 1986г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших более 59 17% электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности не более чем на 0,02%. До Чернобыльской катастрофы не только в мире, но и в России никакая отрасль производства не имела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС. За 30 лет до трагедии при авариях, и то по нерадиационным причинам, погибло 17 человек. После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. Хотя вероятность их на современных АЭС и невелика, но и она не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана относится случившаяся на четвертом блоке Чернобыльской АЭС. По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для сравнения отметим, что бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только 740 г радиоактивного вещества. В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась территория в радиусе более 2 тыс.км, охватившая более 20 государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн.га. В результате аварии погиб 31 человек и более 200 человек получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. 115 тыс. человек было эвакуировано из наиболее опасной (30-километровой) зоны сразу после аварии. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и т. п. Последствия аварии будут сказываться на жизни еще нескольких поколений. После аварии на Чернобыльской АЭС отдельные страны приняли решение о полном запрете на строительство АЭС. В их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, кроме того, объявила о намерении демонтировать все действующие реакторы (их 12), хотя они и давали около 45% всей электроэнергии страны. Резко замедлились темпы развития данного вида энергетики в других странах. Приняты меры по усилению защиты от аварий существующих, строящихся и планируемых к строительству АЭС. Вместе с тем человечество осознает, что без атомной энергетики на современном этапе развития не обойтись. Строительство и ввод в строй новых АЭС постепенно увеличивается. В настоящее время в мире действует более 500 атомных реакторов. Около 100 реакторов находится в стадии строительства. В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5-1,5% ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы выделяет около 60 т радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронения довольно сложна и дорогостояща. Отработанное топливо обычно перегружается в бассейны выдержки, где за несколько лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно прово- 60 дится на глубинах не менее 500-600 шурфах. Последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций. Неизбежный результат работы АЭС - тепловое загрязнение. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км³ подогретых вод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3-3,5 км³. Следствием больших потерь тепла на АЭС является их более низкий коэффициент полезного действия по сравнению с ТЭС. На ТЭС он равен 35%, а на АЭС - только 30-31 %. В целом можно назвать следующие воздействия АЭС на среду: - разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе); - изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100120 м и высотой, равной 40-этажному зданию; - изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов; - не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, почв и вод в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях. Проблема радиоактивных отходов. Проблема радиоактивных отходов находит простое решение в системе подземно-наземной энергетики. Они могут храниться прямо возле станции в подземных штреках, которые создаются по мере накопления отходов. Важно отметить, что это не могильники, не свалки, а производственные цеха при атомной станции, которая может функционировать сотни и тысячи лет, и все это время отходы будут храниться под наблюдением. Можно надеяться, что через сотни лет найдут и другое решение этой проблемы. Более того, эти отходы есть источник ценного физического воздействия — радиоактивного и могут стать подсобными производствами при атомной станции, например, по стерилизации продуктов, материалов и т.д. При крупных станциях возможно создание установок по регенерации топливных элементов. Этим самым резко сокращаются перевозки радиоактивных материалов. Постепенно все работы с радиоактивными материалами или большая их часть будет переноситься под землю в окрестности атомных станций, очищая поверхность земли от радиоактивных воздействий. 61 Ликвидация атомных станций. Ликвидация современных атомных станций — это та головная боль, которая уже нависает над атомщиками. По подсчетам их ликвидация может стоить больше, чем само строительство. Подземно-наземные атомные станции рассчитаны на работу не на десятки, а на сотни и даже тысячи лет, аналогично тому, как на неограниченный срок службы рассчитан, к примеру, городской метрополитен. Ведь с самой подземной инфраструктурой ничего не может произойти, она изнашивается, но может ремонтироваться. Могут меняться части реактора и других устройств. Но вся подземная инфраструктура, фактически, вечна. Иногда может возникнуть проблема ликвидации атомной станции. Решается она просто. Радиоактивные помещения и сам реактор просто тампонируются — заполняются или заливаются специальными материалами. В таком виде они могут находиться сотни и тысячи лет. Проблемы нераспространения ядерного оружия. Мирная атомная энергетика стала источником распространения ядерного оружия. Но подземно-наземная ядерная энергетика решает проблему нераспространения наиболее эффективно. Так как реактор может работать в безлюдном режиме с управлением с поверхности, то в договоре на строительство атомной станции оговаривается работа реактора под замком. Лишь на смену топлива приезжают представители МАГОТЭ, под наблюдением которых производится замена топлива, старые топливные элементы вывозятся, а реактор снова закрывается на замок. Этим самым полностью исключается возможность создания ядерного оружия на базе атомной станции и использования для этих целей извлекаемых расщепляющихся материалов. Создание кругооборота минеральных ресурсов. АСВ могут использовать подземные источники воды. Соответственно в окрестности водозабора АСВ создается воронка депрессии давления, благодаря которой подземные воды движутся к водозабору. Можно на периферию этой воронки депрессии закачивать сточные воды, которые будут двигаться контролируемым образом к водозабору, по пути фильтруясь и очищаясь, а через кипячение полностью доводясь до кондиций чистой воды. При этом можно иметь разные точки закачки сточных вод в зависимости от их характера. Например, в одну точку закачивать сточные воды с тяжелыми металлами, в другую — с другими загрязнителями. При этом будет происходить концентрация загрязняющих материалов, фактически, создаваться искусственные месторождения, которые в дальнейшем смогут разрабатывать будущие поколения. В настоящее время человек ведет хищническое истребление минеральных ресурсов Земли. Разрабатываются месторождения, полезные элементы концентрируются, используются, а затем рассеиваются по всей земле хаотичным образом. Атомная энергетика позволит создать кругооборот минеральных ресурсов. Для этого отработанные материалы растворяют, разбавляют и закачивают в воронку депрессии, создавая при этом вторичные месторождения для потомков. 62 Экономика подземно-наземной ядерной энергетики. Подземно-наземная ядерная энергетика дает кратное удешевление ее продуктов. 1. Стоимость реактора снижается в несколько раз ввиду замены дорогостоящего металлического силового корпуса тонкостенной металлической и бетонной облицовкой. Строительство и сборка реактора по месту будет гораздо дешевле, чем изготовление его в заводских условиях, перевозка и монтаж. Ядерный реактор также удешевляется за счет упрощения функции — это не паровой котел перегретого пара, что сильно усложняет конструкцию ТВЭЛОВ, так как заставляет рассчитывать на работу в нескольких фазовых средах, а кипятильник, в котором ТВЭЛЫ рассчитываются на работу в одной фазе — водной. Эксплуатационные затраты вообще почти нулевые за исключением затрат по периодической смене топлива. 2. В случае использования реактора в системе АСЭ стоимость наземных сооружений снижается в десять и более раз. Нет нужды в бетонном колпаке, нет нужды в специальных средствах безопасности, нет необходимости строить специальные городки с особой системой допуска, нет необходимости выделять охранные зоны, нет необходимости в высокой оплате труда работников с учетом ответственности и опасности работы. Производимая энергии станет на порядок дешевле, чем на химических электростанциях. 3. В случае АСТ размещение ее под центром населенного пункта резко снижает теплопотери и длину теплосетей. Тепло будет уже дешевле на два порядка по сравнению с производством его из химического топлива, причем абсолютно экологически чистое. 4. Использование ядерной энергии в АСВ почти не имеет аналога в современной технике. В настоящее время имеется лишь считанное количество атомных опреснителей, и надеяться на массовое их строительство в существующем виде просто не приходится. А АСВ могут стать одним из самых массовых применений атомной энергии, особенно в южных регионах Земли ввиду дешевизны получаемой пресной воды, которая будет конкурентоспособна даже с переброской ее по каналам. 5. Главными затратами в подземно-наземной энергетике будут начальные затраты на горные работы. Но эти затраты более чем умеренны и даже не могут сравниться с затратами при строительстве гидростанций. Действительно, объем самого помещения для ядерного реактора порядка 1000 кубометров. Плюс подсобные помещения, считаем 10 тысяч. Это примерно одна десятая объема станции метрополитена. Остается шахтный ствол. Для АСЭ эта стоимость существенна, но для АСТ и АСВ шахтный ствол в сто-двести метров весьма небольшая затрата. Паро- и водопроводы создаются средствами буровых технологий, стоимость их будет вообще ничтожной. 63 6. Эксплуатационные затраты становятся малыми и сводятся практически только к стоимости замены топлива. Все сказанное выше говорит о совершенно уникальной дешевизне подземно-наземной атомной энергетики. Заключение. Показано, что перед Россией стоят задачи освоения безопасной ядерной энергетики, она имеет необходимый научный и производственный потенциал и может завоевать мировых позиции в этой области. В 1963 году в Москве был подписан "Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой". Договор был подписан правительствами СССР, США и Великобритании. В настоящее время его участниками стали около 120 государств. 28 февраля 1989 года родилось антиядерное движение "Невада — Семипалатинск". Главной целью этого движения стало закрытие не только Семипалатинского, но и всех других ядерных полигонов на земле. Литература: Дементьев Б. А. Ядерные энергетические реакторы. /Б. А. Дементьев. - М., 1984. Самойлов О. Б. и др. Безопасность ядерных энергетических установок / О.Б. Самойлов, Г.Б. Усынин, А.М. Бахметьев. – М., 1989. Синев Н. М. Экономика ядерной энергетики: Основы технологии экономики ядерного топлива. Экономика АЭС. М., 1987. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. Кн. 3. М., 1985. http://www.rosatom.ru/concern/reports/prospects/prospects.htm Использование электроэнергии в различных областях науки и влияние науки на использование электроэнергии в жизни Сапронов А., Архипов О., 219 гр. Фото́н (от др.-греч. φῶς «свет») — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать, только двигаясь со скоростью света. Заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения. Этому свойству в классической электродинамике соответствует круговая правая и левая поляризация электромагнитной волны. Фотону как элементарной частице свойственен корпус64 кулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны. Ряд авторов относят фотон к квазичастицам в связи с нулевой массой покоя. Фотон обладает нулевой массой покоя, подобно квазичастицам, однако не требует среды для своего распространения, подобно элементарным частицам, к которым большинство авторов относят фотон. Современная теория света основана на работах многих учёных. Квантовый характер излучения и поглощения энергии электромагнитного поля был постулирован М. Планком в 1900 году для объяснения свойств теплового излучения. Термин «фотон» введён химиком Гильбертом Льюисом в 1926 году. В 1905—1917 годах Альбертом Эйнштейном опубликовано ряд работ, посвящённых противоречиям результатов экспериментов и классической волновой теорией света, в частности фотоэффекту и способности вещества находиться в тепловом равновесии с электромагнитным излучением. Источники света - излучатели электромагнитной энергии в видимой (или оптической, т. е. не только видимой, но и ультрафиолетовой и инфракрасной) области спектра. Естественными источниками света являются Солнце, Луна, звёзды, атмосферные электрические разряды и др., искусственными — устройства, превращающие энергию любого вида в энергию видимых (или оптических) излучений. Различают тепловые источники света, в которых, свет возникает при нагревании тел до высокой температуры, и люминесцентные, в которых свет возникает в результате превращения тех или иных видов энергии непосредственно в оптическое излучение, независимо от теплового состояния излучающего тела. Искусственные источники света могут подразделяться: по роду используемой энергии на химические, электрические, радиоактивные и др.; по назначению на осветительные, сигнальные и т. п. Каждый из типов, в свою очередь, может классифицироваться по различным дополнительным признакам, например по конструктивно-технологическим, эксплуатационным и др. Первые искусственные источники света (костёр, лучина, факел) появились в глубокой древности. До конца 19 в. применялись в основном тепловые источники света, основанные на сжигании горючих веществ (свечи, масляные и керосиновые лампы, калильные сетки). Излучение в них создаётся раскалёнными в пламени мельчайшими частицами твёрдого углерода или калильными сетками. Они дают непрерывный спектр излучения. Их световая отдача очень мала и не превышает 1 лм/вт (теоретический предел для белого света около 250 лм/вт). Виды лампочек. Все привычные лампы накаливания постепенно уходят в прошлое, уступая место новым способам освещения. Сейчас для освещения пространства активно используются люминесцентные и галогеновые лампы, для декоративных целей неоновые и 65 ксеноновые лампы, для медицинских кварцевые. И во всём этом многообразии не так просто разобраться. Большинство ламп отличаются не только размером и формой, но и способом получения света, мощностью, типом и номиналом используемого напряжения. Понятие “энергия” в современной научной, учебной и справочной литературе и, особенно, в средствах массовой информации обросло большим количеством дополнений и определений, которые подчас не имеют никакого отношения к физике. Но и в самой физике в вопросе систематизации этих дополнений и определений тоже нет четкости. И прежде всего этого касается понятий “формы энергии” и “виды энергии”. В словаре, “энергия – это скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие”. О том же говорит и БСЭ: “Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую". В этих двух определениях речь идет только о формах движения и о формах энергии. Но можно привести и примеры путаницы. Одна из важнейших энергий в жизни человека - это электроэнергия. Электричество, пожалуй, один из важнейших факторов жизнедеятельности человека. Без него становится практически немыслимо существование в этом мире. Это не только освещение, тепло и подача воды. Это также и многочисленное количество электроприборов, используемых в домах и облегчающих труд человека. Использование электроэнергии в жизни ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т.д. Естественно, что наука непосредственно влияет на развитие энергетики и сферу применения электроэнергии. С одной стороны наука способствует расширению сферы применения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление, но с другой стороны в эпоху, когда неограниченное использование невозобновляемых энергетических ресурсов несет опасность для будущих поколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработки энергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь. Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (внутреннего валового продукта) развитых стран достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Все новое в промышленность, сельское хозяйство и быт приходит к нам благодаря новым разработкам в различных отраслях науки. 66 Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Но если в ХIХ веке эти расчеты производились с помощью пера и бумаги, то в век НТР (научнотехнической революции) все теоретические расчеты, отбор и анализ научных данных и даже лингвистический разбор литературных произведений делаются с помощью ЭВМ (электронно-вычислительных машин), которые работают на электрической энергии, наиболее удобной для передачи ее на расстояние и использования. Но если первоначально ЭВМ использовались для научных расчетов, то теперь из науки компьютеры пришли в жизнь. Сейчас они используются во всех сферах деятельности человека: для записи и хранения информации, создания архивов, подготовки и редактирования текстов, выполнения чертежных и графических работ, автоматизации производства и сельского хозяйства. Электронизация и автоматизация производства – важнейшие последствия "второй промышленной" или "микроэлектронной" революции в экономике развитых стран. С микроэлектроникой непосредственно связано и развитие комплексной автоматизации, качественно новый этап которой начался после изобретения в 1971 году микропроцессора - микроэлектронного логического устройства, встраиваемого в различные устройства для управления их работой. Микропроцессоры ускорили рост робототехники. Большинство применяемых ныне роботов относится к так называемому первому поколению и применяются при сварке, резании, прессовке, нанесении покрытий и т.д. Приходящие им на смену роботы второго поколения оборудованы устройствами для распознавания окружающей среды. А роботы- "интеллектуалы" третьего поколения будут "видеть", "чувствовать", "слышать". Ученые и инженеры среди наиболее приоритетных сфер применения роботов называют атомную энергетику, освоение космического пространства, транспорта, торговлю, складское хозяйство, медицинское обслуживание, переработку отходов, освоение богатств океанического дна. Основная часть роботов работают на электрической энергии, но увеличение потребления электроэнергии роботами компенсируется снижением энергозатрат во многих энергоемких производственных процессах за счет внедрения более рациональных методов и новых энергосберегающих технологических процессов. Но вернемся к науке. Все новые теоретические разработки после расчетов на ЭВМ проверяются экспериментально. И, как правило, на этом этапе исследования проводятся с помощью физических измерений, химических анализов и т.д. Здесь инструменты научных исследований многообразны - многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магниторезонансные томографы и т.д. Основная часть этих инструментов экспериментальной науки работают на электрической энергии. 67 Но наука не только использует электроэнергию в своей теоретической и экспериментальной областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с получением и передачей электроэнергии. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях к ротору приходится подводить постоянный ток, чтобы возникла "магнитная сила". К электромагниту, "работающему ротором" (скорость его вращения достигает трех тысяч оборотов в минуту) электрический ток приходится подводить через проводящие угольные щетки и кольца, которые трутся друг о друга и легко изнашиваются. У физиков родилась мысль заменить ротор струей раскаленных газов, плазменной струей, в которой много свободных электронов и ионов. Если пропустить такую струю между полюсами сильного магнита, то по закону электромагнитной индукции в ней возникнет электрический ток - ведь струя движется. Электроды, с помощью которых должен выводится ток из раскаленной струи, могут быть неподвижными, в отличие от угольных щеток обычных электрических установок. Новый тип электрической машины получил название магнитогидродинамического генератора. В середине ХХ столетия ученые создали оригинальный электрохимический генератор, получивший название топливного элемента. К электродным пластинкам топливного элемента подводится два газа - водород и кислород. На платиновых электродах газы отдают электроны во внешнюю электрическую цепь, становятся ионами и, соединяясь, превращаются в воду. Из газового топлива получается сразу и электроэнергия и вода. Удобный, бесшумный и чистый источник тока для дальних путешествий, например в космос, где особенно нужны оба продукта топливного элемента. Другой оригинальный способ получения электроэнергии, получивший распространение в последнее время, заключается в преобразовании солнечной энергии в электрическую "напрямую" - с помощью фотоэлектрических установок (солнечных батарей). С ними связано появление "солнечных домов", "солнечных теплиц", "солнечных ферм". Такие солнечные батареи используются и в космосе для обеспечения электроэнергией космических кораблей и станций. Очень бурно развивается наука в области средств связи и коммуникаций. Спутниковая связь используется уже не только как средство международной связи, но и в быту спутниковые антенны не редкость и в нашем городе. Новые средства связи, например, волоконная техника, позволяют значительно снизить потери электроэнергии в процессе передачи сигналов на большие расстояния. Не обошла наука и сферу управления. По мере развития НТР, расширения производственной и непроизводственной сфер деятельности человека, все более важную роль в повышении их эффективности начинает играть управление. Из своего рода искусства, еще недавно основывавшегося на опыте и интуиции, управление в наши дни 68 превратилось в науку. Наука об управлении, об общих законах получения, хранения, передачи и переработки информации называется кибернетикой. Этот термин происходит от греческих слов "рулевой", "кормчий". Он встречается в трудах древнегреческих философов. Однако новое рождение его произошло фактически в 1948 году, после выхода книги американского ученого Норберта Винера "Кибернетика". До начала "кибернетической" революции существовала только бумажная Информатика, основным средством восприятия которой оставался человеческий мозг, и которая не использовала электроэнергию. "Кибернетическая" революция породила принципиально иную - машинную информатику, соответствующую гигантски возросшим потокам информации, источником энергии для которой служит электроэнергия. Созданы совершенно новые средства получения информации, ее накопления, обработки и передачи, в совокупности образующие сложную информационную структуру. Она включает АСУ (автоматизированные системы управления), информационные банки данных, автоматизированные информационные базы, вычислительные центры, видеотерминалы, копировальные и фототелеграфные аппараты, общегосударственные информационные системы, системы спутниковой и скоростной волокнисто-оптической связи - все это неограниченно расширило сферу использования электроэнергии. Многие ученые считают, что в данном случае речь идет о новой "информационной" цивилизации, приходящей на смену традиционной организации общества индустриального типа. Такая специализация характеризуется следующими важными признаками: -широким распространением информационной технологии в материальном и нематериальном производстве, в области науки, образования, здравоохранения и т.д.; -наличием широкой сети различных банков данных, в том числе общественного пользования; -превращение информации в один из важнейших факторов экономического, национального и личного развития; -свободной циркуляцией информации в обществе. Такой переход от индустриального общества к "информационной цивилизации" стал возможен во многом благодаря развитию энергетики и обеспечению удобным в передаче и применении видом энергии - электрической энергией. Электроэнергия в производстве. Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более 1/3 всего потребления энергии в мире осуществлялось в виде электрической энергии. К началу следующего века эта доля может увеличиться до 1/2. Такой рост потребления электроэнергии, 69 прежде всего, связан с ростом ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая и машиностроительная промышленность. При этом встает проблема эффективного использования этой энергии. При передаче электроэнергии на большие расстояния, от производителя до потребителя, потери на тепло вдоль линии передачи растут пропорционально квадрату тока, т.е. если ток удваивается, то тепловые потери увеличиваются в 4 раза. Поэтому, желательно, чтобы ток в линиях был мал. Для этого повышают напряжение на линии передач. Электроэнергия передается по линиям, где напряжение достигает сотен тысяч вольт. Возле городов, получающих энергию от линий передач, это напряжение с помощью понижающего трансформатора доводят до нескольких тысяч вольт. В самом же городе на подстанциях напряжение понижается до 220 вольт. Наша страна занимает большую территорию, почти 12 часовых поясов. А это значит, что если в одних регионах потребление электроэнергии максимально, то в других уже окончен рабочий день и потребление снижается. Для рационального использования электроэнергии вырабатываемой электростанциями, они объединены в электроэнергетические системы отдельных районов: европейской части, Сибири, Урала, Дальнего Востока и др. Такое объединение позволяет эффективней использовать электроэнергию согласовывая работу отдельных электростанций. Сейчас различные энергосистемы объединены в единую энергетическую систему России. Следующая возможность эффективного использования - снижение энергозатрат электроэнергии с помощью энергосберегающих технологий и современного оборудования, потребляющего минимальное ее количество. Таким примером может служить сталеплавильное производство. Если в 60-е годы основным методом выплавки стали был мартеновский способ (72% всей выплавки), то в 90-е годы эта технология выплавки заменена более эффективными методами: кислородно-конверторным и электросталеплавильным. Литература: Плоткин М.Р. Основы промышленного производства: учеб. пособие для университетов и педагогических институтов. М., «Высш. школа», 1997.- 304 с. Большая энциклопедия эрудита. Москва «Махаон» 2004. – 487с. Воронин В.В. “Экономическая география РФ”, Самара, 1997 г. 70 Электроэнергетика в жизни человека Шпека А. В., Лаптева И.В. – 228гр. Электроэнергетика - отрасль промышленности, занимающейся производством электроэнергии на электростанциях и передача ее потребителям. Энергетика - важнейшая часть жизнедеятельности человека. Она является основой развития производительных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие невозможно без постоянно развивающейся энергетики. В последнее пятидесятилетие электроэнергетика была в нашей стране одной из наиболее динамично развивающих отраслей. Она опережала по темпам развития как промышленность в целом, так и тяжелую индустрию. Однако последние годы характеризовались снижением темпов увеличения производства электроэнергии. Многие из гигантов электроэнергетики размещены неравномерно, экономически и географически неправильно, но это не уменьшает ценность таких объектов - сейчас их не перенесешь и не профилируешь. Текущей задачей российской электроэнергетики являются правильное и целесообразное использование ресурсов уже имеющихся предприятий этой отрасли. Актуальность данной темы связана с тем, что на сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать. Из всего выше сказанного мы можем обозначить цель работы: это познакомиться с производством электроэнергии в настоящее время. И в соответствии с поставленной целью выдвинуть следующие задачи: -выявить преимущества и недостатки видов электростанций; -выявить проблемы и перспективы развития энергетики в России; -сделать вывод о значении электроэнергетики. Тепловая электростанция (ТЭС) – это электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в конце 19 века и получили преимущественное распространение. В середине 70-х годов 20 века ТЭС — основной вид электрической станций. На тепловых электростанциях химическая энергия топлива преобразуется сначала в механическую, а затем в электрическую. Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. 71 Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС). Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30— 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора. Сооружать КЭС выгодно в непосредственной близости от мест добычи топлива. При этом потребители электроэнергии могут находиться на значительном расстоянии от станции. Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установленной на ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. Значительно меньшее распространение получили тепловые станции с газотурбинными (ГТЭС), парогазовыми (ПГЭС) и дизельными установками. Преимуществами теплоэлектростанций (ТЭС) является: - относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России; - способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний. А недостатки ТЭС заключается в следующем: - обладает низким КПД; - оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду; - использование ограниченных ресурсов планеты. Гидроэлектрическая станция (ГЭС) - это комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. По установленной мощности (в МВт) различают ГЭС мощные (св. 250), средние (до 25) и малые (до 5). Мощность ГЭС зависит от напора (разности уровней верхнего и нижнего бьефа), расхода воды, используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата. По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т. п.) напор и расход воды непрерывно меняются, 72 а, кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС. По максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации — до 1500 м. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер. По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливноэнергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные, удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности и продолжительные сроки строительства, придавалось и придаётся большое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств. В свою очередь у ГЭС имеются и свои недостатки: - затопление пахотных земель; - строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды; - на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов. Атомная электростанция (АЭС) – это электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основе 233U, 235U, 239Pu). АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде. Новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС. 73 Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п. - здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора. Электроэнергетика наряду с другими отраслями народного хозяйства рассматривается как часть единой народно- хозяйственной экономической системы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Представить без электроэнергии наш быт также невозможно. Столь широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами: -возможности превращаться практически во все другие -виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и другие); -способности относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах; -огромным скоростям протекания электромагнитных процессов; -способности к дроблению энергии и образование ее параметров (изменение напряжения, частоты) . Основным потребителем электроэнергии остается промышленность, хотя ее удельный вес в общем полезном потреблении электроэнергии по стране значительно снижается. Электрическая энергия в промышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. В настоящее время коэффициент электрификации силового привода в промышленности составляет 80%. Электроэнергетика - важнейшая часть жизнедеятельности человека. Уровень ее развития отражает уровень развития производительных сил общества и возможности научнотехнического прогресса .На сегодняшний день отрасль находится в кризисе. Основная часть производственных фондов отрасли устарела и нуждается в замене в течение ближайших 1015 лет. На сегодняшний день вырабатывание мощностей втрое превышает ввод новых. Может создаться такая ситуация, что как только начнется рост производства, возникнет катастрофическая нехватка электроэнергии, производство которой невозможно будет нарастить, еще, по крайней мере, в течение 4-6 лет. Правительство пытается решить проблему с разных сторон: одновременно идет акционирование отрасли (51 процент акций остается у государства), привлечение иностранных инвестиций - начала внедряться подпрограмма по снижению энергоемкости производства. 74 В качестве основных задач развития российской энергетики можно выделить следующие: 1. Снижение энергоемкости производства. 2. Сохранение единой энергосистемы России. 3. Повышение коэффициента используемой мощности э/с. 4. Полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, полный переход на мировые цены, возможный отказ от клиринга. 5. Скорейшее обновление парка э/с. 6. Приведение экологических параметров э/с к уровню мировых стандартов. Для решения всех этих мер, принята правительственная программа "Топливо и энергия", представляющая собой сборник конкретных рекомендаций по эффективному управлению отраслью и ее переходу от планово-административной к рыночной системе инвестирования. Насколько эта программа будет выполняться, покажет время. Литература: Адамеску А.А. “Размещение производительных сил и развитие народного хозяйства”, М, 1993 г. Большая энциклопедия эрудита. Москва «Махаон» 2004. – 487с. Воронин В.В. “Экономическая география РФ”, Самара, 1997 г. Некрасов Н.И. “Региональная экономика”, М, 1995 г. Переработка отходов и безотходное производство Макарова Е., 221 гр. Проблема загрязнения природной среды становится столь острой как из-за объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и в связи с качественным изменением производства под влиянием научно-технического прогресса. Первое обстоятельство связано с тем, что лишь 1- 2% используемого природного ресурса остается в конечном произведенном продукте, а остальное идет в отходы, которые – это второе обстоятельство – не усваиваются природой. Многие металлы и сплавы, которыми пользуется человек, отсутствуют в природе в чистом виде, и, хотя они в какой-то мере подвластны утилизации и вторичному употреблению, 75 часть их рассеивается, накапливаясь в биосфере в виде отходов. Проблема загрязнения природной среды в полный рост встала после того, как в XX в. человек существенно расширил количество используемых им металлов, стал изготавливать синтетические волокна, пластмассы и другие вещества, имеющие свойства, которые не только не известны природе, но даже вредны для организмов биосферы. Эти вещества (количество и разнообразие которых постоянно растет) после их использования не поступают в природный кругооборот. Отходы производственной деятельности все больше загрязняют литосферу, гидросферу и атмосферу Земли. Адаптационные механизмы биосферы не могут справиться с нейтрализацией увеличивающегося количества вредных для ее нормального функционирования веществ, и естественные системы начинают разрушаться. Перерабо́тка — повторное использование или возвращение в оборот отходов производства или мусора. Объект размещения отходов – специально оборудованное сооружение, предназначенное для их размещения (полигон, шламохранилище, отвал горных пород и др.). Переработка (утилизация) отходов – это технологическая операция или их совокупность, в результате которых из отходов производится товарная продукция или они становятся природным для употребления с пользой на предприятии-продуценте. Наиболее распространена вторичная, третичная и т. д. переработка в том или ином масштабе таких материалов, как стекло, бумага, алюминий, асфальт, железо, ткани и различные виды пластика. Обращение с отходами – включает в себя деятельность, в процессе которой образуются отходы, а так же деятельность по их сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию и размещению. - Хранение отходов – содержание их в объектах размещения для последующего захоронения , обезвреживания или использования. - Захоронение отходов – изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах для предотвращения попадания вредных веществ в окружающую природную среду. - Использование отходов – их применение для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг и получения энергии. Обезвреживание отходов – их обработка, в том числе сжигание и обеззараживание на специализированных установках, для предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду. 76 Предварительная обработка отходов является первоначальной стадией обращения с отходами. Она включает сбор, регулирование химического состава и дезактивацию и к ней может относиться период промежуточного хранения. Эта стадия очень важна, так как во многих случаях в ходе предварительной обработки представляется наилучшая возможность для разделения потоков отходов. Состав и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов. К твердым бытовым отходам, учитываемым нормой накопления, относятся отходы, образующиеся в жилых зданиях, включая отходы от текущего ремонта квартир, отходов продуктов сгорания в устройствах местного отопления, смет, опавшие листья, собираемые с дворовых территорий и крупногабаритные предметы домашнего обихода. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в России – это так называемые органические, в т.ч. пищевые, отходы; металл, стекло и пластик составляют по 7-9% от общего количества отходов. Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д. Количество муниципальных отходов в России увеличивается, а их состав, особенно в крупных городах приближается к составу ТБО в западных странах с относительно большой долей бумажных отходов и пластика. Норма накопления ТБО изменяется, отражая состояние снабжения населения товарами и в тоже время она в значительной мере зависит от местных условий. Текстиль и обувь. Во многих странах Европы на мусоросборных площадках спальных районов, помимо контейнеров для сбора металла, пластика, бумаги и стекла, появились контейнеры для сбора использованной одежды, обуви и тряпи. Весь текстиль поступает в сортировочный центр. Здесь происходит отбор одежды, которая ещё может быть пригодна для использования, она впоследствии поступает в благотворительные ассоциации для малоимущих, церкви и красный крест. Непригодная одежда проходит тщательный отбор: отделяются все металлические и пластмассовые детали (пуговицы, змейки, кнопки и пр.), затем разделяют по типу ткани (хлопок, лен, полиэстер и т. д.). Например джинсовая ткань поступает на заводы по производству бумаги, где ткань измельчается и отмачивается, после этого процесс производства идентичен целлюлозному. Метод производства бумаги из ткани сохранился неизменным уже многие столетия и был завезен в Европу Марко Поло, когда он в первый раз посетил Китай. В результате получается два типа бумаги: - «Артистический» для акварели или гравюры со своей текстурой, прочностью и долговечностью. - Бумага для производства банкнот. 77 Обувь подвергается похожему процессу сортировки: подошва отделяется от верха, компоненты сортируются по типу материала, после чего поступают на предприятия по переработке резины, пластмассы и т. д. В этом своего успеха достигла инновационная компания спортивной одежды NIKE, в магазинах которой в США можно получить скидку, оставив свои сношенные кроссовки. Бетон и отходы бетонного производства. В процессе приготовления и применения бетонных смесей всегда образуются отходы и остатки свежего бетона в смесителях, бетоновозах и бетононасосах, в технологических машинах, в формах и емкостях. Известно, что технику чистят и промывают водой от остатков бетона, иначе ресурс её нормальной работы будет очень быстро сокращаться. Остатки бетона после промывки техники содержат: 1. инертные заполнители 2. воду и цементное молочко 3. жидкие химические добавки. Принцип работы любой установки сводится к отделению твердых частиц и жидкого остатка с последующим повторным использованием полученных компонентов (рециклирование). Центральное место в комплексе занимает установка промывки материала. При этом фактически происходит отделение мелких частиц менее 0,18 мм, связанных с водой, от более крупных (песка и различных фракций), что предотвращает затвердевание извлеченного материала. Промытый материал собирается в специальный контейнер и может применяться для приготовления бетона, а полученная вода с частицами менее 0,18 мм подается в водный бак, где с помощью мешалки они поддерживаются во взвешенном состоянии, что препятствует накоплению и затвердеванию цементного молочка. Следующей ступенью процесса является подача сточных вод в очистительный конус, где под действием силы притяжения происходит скапливание мельчайших частиц и образование шлама. В конусе шлам удерживается до определенного состояния и передаётся в шламовый бункер. Уровень очищенной воды в башне повышается, и через переливное отверстие она попадает в промежуточный бункер, откуда может быть извлечена и использована снова в бетонном производстве. Большое внимание отводится радиоактивным отходам. Обработка радиоактивных отходов включает операции, цель которых состоит в повышении безопасности или экономичности посредством изменения характеристик радиоактивных отходов. Основные концепции обработки: уменьшение объёма, удаление радионуклидов и изменение состава. 78 Кондиционирование радиоактивных отходов состоит из таких операций, в процессе которых радиоактивным отходам придают форму, приемлемую для перемещения, перевозки, хранения и захоронения. Эти операции могут включать иммобилизацию радиоактивных отходов, помещение отходов в контейнеры и обеспечение дополнительной упаковки. Общепринятые методы иммобилизации включают отвердение жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности путём их включения в цемент (цементирование) или битум (битумирование), а также остекловывание жидких радиоактивных отходов. Иммобилизованные отходы в свою очередь в зависимости от характера и их концентрации могут упаковываться в различные контейнеры, начиная от обычных 200-литровых стальных бочек до имеющих сложную конструкцию контейнеров с толстыми стенками. Во многих случаях обработка и кондиционирование проводятся в тесной связи друг с другом. Захоронение главным образом состоит в том, что радиоактивные отходы помещаются в установку для захоронения при соответствующем обеспечении безопасности без намерения их изъятия и без обеспечения долгосрочного наблюдения за хранилищем и технического обслуживания. Безопасность в основном достигается посредством концентрации и удержания, что предусматривает изоляцию надлежащим образом концентрированных радиоактивных отходов в установке для захоронения. Таким образом, при хранении радиоактивных отходов их следует содержать так, чтобы: - обеспечивалась их изоляция, охрана и мониторинг окружающей среды; - по возможности облегчались действия на последующих этапах (если они предусмотрены). В некоторых случаях хранение может осуществляться главным образов по техническим соображениям, например, хранение радиоактивных отходов, содержащих в основном короткоживущие радионуклиды, в целях их распада и последующего сброса в санкционированных пределах или хранение радиоактивных отходов высокого уровня активности до их захоронения в геологических формациях в целях уменьшения тепловыделения. Заключение. Современное экологическое состояние территории России можно определить как критическое. Продолжается интенсивное загрязнение природной среды. Спад производства не повлек аналогичного снижения загрязнений, поскольку в экономически кризисных условиях предприятия стали экономить и на природоохранных затратах. Разрабатываемые с начала перестройки и частично реализуемые экологические государственные и региональные программы не способствуют улучшению в целом экологической обстановки, и с каждым годом на территории России все больше регионов, городов и поселков становятся опасными для проживания населения. 79 В Российской Федерации за последние несколько десятилетий в условиях ускоренной индустриализации и химизации производства подчас внедрялись экологически грязные технологии. При этом недостаточно внимания уделялось условиям, в которых будет жить человек, т. е. каким воздухом он будет дышать, какую воду он будет пить, чем он будет питаться, на какой земле жить. Однако эта проблема беспокоит не только россиян, она актуальна и для населения других стран мира. Человечеству необходимо осознать, что ухудшение состояния окружающей среды является большей угрозой для нашего будущего, чем военная агрессия; что за ближайшие несколько десятилетий человечество способно ликвидировать нищету и голод, избавиться от социальных пороков, возродить культуру и восстановить памятники архитектуры лишь бы были деньги, а возродить разрушенную природу деньгами невозможно. Потребуются столетия, чтобы приостановить ее дальнейшее разрушение и отодвинуть приближение экологической катастрофы в мире. Литература: 1. Лотош В.Е. Экология природопользования. – Екатеринбург: 20007. – 554 с. 2. Челноков А.А. Основы промышленной экологии: Учеб. Пособие. – Мн.: Выш. Шк., 2001. – 343 с. 3. Денисов В.В. Промышленная экология: учебное пособие. – Ростов н/Д : Феникс; ИКЦ «МарТ», 2009. – 720 с. 4. slovari.yandex.ru 5. ru.wikipedia.org Различные виды загрязнений окружающей среды и экология человека Косливцева Н., Попова О. – 219 группа Загрязнение окружающей среды – привнесение новых, нехарактерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня (табл.1). Таблица 1 1 Физическое (тепловое, шумовое, электромагнитное, световое, радиоактивное) Основные типы загрязнения 2 3 Химическое Биологическое (тяжелые металлы, (биогенное, микпестициды, пласт- робиологическое, массы и др. хими- генетическое) ческие вещества) 80 4 Информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства) Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду. Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы. Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов. Загрязнению подвергаются атмосфера (воздушная среда), гидросфера (водная среда) и литосфера (твердая поверхность) Земли (таблица 2). Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера. Таблица 2 Загрязнение окружающей среды Атмосфера Гидросфера Литосфера Основные источники загрязне- Основные вредные вещества ния Промышленность, транс-порт, Оксиды углерода, серы, азота, оргатепловые электрос-танции нические соединения, промышленная пыль Сточные воды, утечки нефти, ав- Тяжелые металлы, нефть, нефтепрототранспорт дукты Отходы промышленности и Пластмассы, резина, тяжелые металсельского хозяйства, избыточное лы использование удобрений В середине 20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются 81 в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека. Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис. 2). Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества. Рис. 1. Загрязнение атмосферы различными отраслями промышленности. Рис. 2. Загрязнение окружающей среды опасными отходами. Основная доля опасных отходов образуется за счет продукции химической промышленности. В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную террито- 82 рию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов – глобальные, региональные и локальные. Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы. В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992) (Главное в Протоколе – количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО2, в атмосферу в 2008–2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы – 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии – 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола. К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров. В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно проживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе. Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зараста- 83 ние водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей. В качестве примера, показывающего изменения структуры биологического круговорота в результате деятельности человека, можно рассмотреть данные для лесной зоны европейской части России (таблица 3). В доисторические времена вся эта территория была покрыта лесами, сейчас их площадь уменьшилась почти вдвое. Их место заняли поля, луга, пастбища, а также города, поселки, транспортные магистрали. Таблица 3 МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИ (млн. т в год) в доисторический период (на сером фоне) и в настоящее время (на белом фоне) Азот Атмосферные Фосфор Калий Кальций Сера 0,9 0,9 0,03 0,03 1,1 1,1 1,5 1,5 2,6 2,6 21,1 20,6 2,9 2,4 5,5 9,9 9,2 8,1 1,5 1,5 0 0,6 0 0,18 0 0,45 0 12,0 0 0,3 0 11,3 0 1,1 0 4,5 0 5,3 0 0,6 0,8 1,21 0,17 0,17 2,0 6,1 7,3 16,6 5,4 4,6 осадки Биологический круговорот Поступления с удобрениями Вывоз урожая, рубка леса Водный сток Уменьшение общей массы некоторых элементов за счет общего уменьшения массы зеленых растений компенсируется внесением удобрений, которое вовлекает в биологическую миграцию значительно больше азота, фосфора и калия, чем естественная растительность. Вырубка леса и распашка почв способствуют усилению водной миграции. Таким образом, существенно увеличивается содержание соединений некоторых элементов (азота, калия, кальция) в природных водах. Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, ис84 пользующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода – одного из продуктов их жизнедеятельности. Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свиней и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3). Рис. 3. Загрязнение растительности Кольского полуострова медью и никелем. Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде. Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов. 85 Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций. Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О3. В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются. Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров. Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры – не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены. Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде. 86 Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов. Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды. Литература: 1.«Ра» Тур Хейердал, «Мысль», 1972 г. 2.«Экология окружающей среды и человека», Ю.В.Новиков. 1998 г. 3.Большая энциклопедия эрудита. Москва «Махаон» 2004. – 487с. 4.Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ecosystema.ru/. Загрязнение морей и океанов Бабенко Ю., Ершова А., 229 гр. Нашу планету вполне можно было бы назвать, Океанией, так как площадь, занимаемая водой, в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают почти 3/4 поверхности земного шара слоем толщиной около 4000 м, составляя 97% гидросферы, тогда как воды суши содержат всего лишь 1%, а в ледниках сковано только 2%. Мировой океан, являясь совокупностью всех морей и океанов Земли, оказывает огромное влияние на жизнедеятельность планеты. Огромная масса вод океана формирует климат планеты, служит источником атмосферных осадков. Из него поступает более половины кислорода, и он же регулирует содержание углекислоты в атмосфере, так как способен поглощать ее избыток. На дне Мирового океана происходит накопление и преобразование огромной массы минеральных и органических веществ, поэтому геологические и геохимические процессы, протекающие в океанах и морях, оказывают очень сильное влияние на всю земную кору. Именно Океан стал колыбелью жизни на Земле; сейчас в нём обитает около четырёх пятых всех живых существ планеты. Судя по фотографиям, сделанным из космоса, нашей планете больше подошло бы название “Океан”. Выше уже было сказано, что 70,8% всей поверхности Земли покрыто во87 дой. Как известно на Земле 3 основных океана - Тихий, Атлантический и Индийский, но антарктические и арктические воды тоже считаются океанами. Причём Тихий океан по своей площади превосходит все материки вместе взятые. Эти 5 океанов представляют собой не обособленные водные бассейны, а единый океанический массив с условными границами. Русский географ и океанограф Юрий Михайлович Шакальский назвал всю непрерывную оболочку Земли - Мировым океаном. Это современное определение. Но, кроме того, что когда-то все материки поднялись из воды, в ту географическую эпоху, когда все континенты уже, в основном, сложились и имели очертания, близкие к современным, Мировой океан овладел почти всей поверхностью Земли. Это был Вселенский потоп. Свидетельства о его подлинности не только геологические и библейские. До нас дошли письменные источники шумерские таблички, расшифровки записей жрецов Древнего Египта. Вся поверхность Земли, за исключением некоторых горных вершин, была покрыта водой. В Европейской части нашего материка водяной покров достигал двух метров, а на территории современного Китая - около 70 - 80 см. Ресурсы мирового океана. В наше время, «эпоху глобальных проблем», Мировой океан играет всё большую роль в жизни человечества. Являясь огромной кладовой минеральных, энергетических, растительных и животных богатств, которые - при рациональном их потреблении и искусственном воспроизводстве - могут считаться практически неисчерпаемыми. Океан способен решить одни из самых остро стоящих задач: необходимость обеспечения быстро растущего населения продуктами питания и сырьём для развивающейся промышленности, опасность энергетического кризиса, недостаток пресной воды. Основной ресурс Мирового океана – морская вода. Она содержит 75 химических элементов, среди которых, такие важные, как уран, калий, бром, магний. И хотя основной продукт морской воды всё ещё поваренная соль - 33% от мировой добычи, но уже добываются магний и бром, давно запатентованы методы получения целого ряда металлов, среди них и необходимые промышленности медь и серебро, запасы которых неуклонно истощаются, когда как в океанских водах их содержится до полмиллиарда тонн. В связи с развитием ядерной энергетики существуют неплохие перспективы для добычи урана и дейтерия из вод Мирового океана, тем более что запасы урановых руд на земле уменьшаются, а в Океане его 10 миллиардов тонн, дейтерий вообще практически неисчерпаем - на каждые 5000 атомов обычного водорода приходится один атом тяжелого. Помимо выделения химических элементов морская вода может быть использована для получения необходимой человеку пресной воды. Сейчас имеется в наличии много промышленных методов опреснения: применяются химические реакции, при которых примеси удаляются из воды; солёную воду пропус- 88 кают через специальные фильтры; наконец, производится обычное кипячение. Но опреснение не единственная возможность получения пригодной для питья воды. Существуют донные источники, которые всё чаще обнаруживаются на континентальном шельфе, то есть в областях материковой отмели, прилегающей к берегам суши и имеющее одинаковое с ней геологическое строение. Один из таких источников, расположенный у берегов Франции - в Нормандии, дает такое количество воды, что его называют подземной рекой. Минеральные ресурсы Мирового океана представлены не только морской водой, но и тем, что «под водой». Недра океана, его дно богаты залежами полезных ископаемых. На континентальном шельфе находятся прибрежные россыпные месторождения – золото, платина; встречаются и драгоценные камни – рубины, алмазы, сапфиры, изумруды. Например, вблизи Намибии идут подводные разработки алмазного гравия уже с 1962 года. На шельфе и частично материковом склоне Океана расположены большие месторождения фосфоритов, которые можно использовать в качестве удобрений, причём запасов хватит на ближайшие несколько сот лет. Самый же интересный вид минерального сырья Мирового океана - это знаменитые железомарганцевые конкреции, которыми покрыты громадные по площади подводные равнины. Конкреции представляют собой своеобразный «коктейль» из металлов: туда входят медь, кобальт, никель, титан, ванадий, но, конечно же, больше всего железа и марганца. Места их расположения общеизвестны, но результаты промышленной разработки пока ещё очень скромны. Зато полным ходом идёт разведка и добыча океанской нефти и газа на прибрежном шельфе, доля морской добычи приближается к 1/3 мировой добычи этих энергоносителей. В особо крупных размерах идёт разработка месторождений в Персидском, Венесуэльском, Мексиканском заливе, в Северном море; нефтяные платформы протянулись у берегов Калифорнии, Индонезии, в Средиземном и Каспийском морях. Мексиканский залив к тому же знаменит открытым во время разведки нефти месторождением серы, которая вытапливается со дна с помощью перегретой воды. Другой, пока ещё нетронутой кладовой океана являются глубинные расщелины, где образуется новое дно. Так, например, горячие (более 60 градусов) и тяжелые рассолы Красноморской впадины содержат огромные запасы серебра, олова, меди, железа и других металлов. Всё более и более важное значение принимает добыча материалов на мелководье. Вокруг Японии, к примеру, отсасывают по трубам подводные железосодержащие пески, страна добывает из морских шахт около 20% угля - над залежами породы сооружают искусственный остров и бурят ствол, вскрывающий угольные пласты. Многие природные процессы, происходящие в Мировом океане, - движение, температурный режим вод - являются неистощимыми энергетическими ресурсами. Например, сум- 89 марная мощность приливной энергии Океана оценивается от 1 до 6 миллиардов кВт/ч. Это свойство приливов и отливов использовалось во Франции в средние века: в XII веке строились мельницы, колёса которых приводились в движение приливной волной. В наши дни во Франции существуют современные электростанции, использующие тот же принцип работы: вращение турбин при приливе происходит в одну сторону, а при отливе - в другую. Главное богатство Мирового океана - это его биологические ресурсы (рыба, зоол.- и фитопланктон и другие). Биомасса Океана насчитывает 150 тыс. видов животных и 10 тыс. водорослей, а её общий объём оценивается в 35 миллиардов тонн, чего вполне может хватить, чтобы прокормить 30 миллиардов человек. Вылавливая ежегодно 85-90 миллионов тонн рыбы, на неё приходится 85% от используемой морской продукции, моллюсков, водорослей, человечество обеспечивает около 20% своих потребностей в белках животного происхождения. Живой мир Океана - это огромные пищевые ресурсы, которые могут быть неистощимыми при правильном и бережном их использовании. Максимальный вылов рыбы не должен превышать 150-180 миллионов тонн в год: превзойти этот предел очень опасно, так как произойдут невосполнимые потери. Многие сорта рыб, китов, ластоногих вследствие неумеренной охоты почти исчезли из океанских вод, и неизвестно, восстановится ли когда-нибудь их поголовье. Но население Земли растёт бурными темпами, всё больше нуждаясь в морской продукции. Существует несколько путей поднятия её продуктивности. Первый - изымать из океана не только рыбу, но и зоопланктон, часть которого - антарктический криль - уже пошла в пищу. Можно без всякого ущерба для Океана вылавливать его в гораздо больших количествах, чем вся добываемая в настоящее время рыба. Второй путь - использование биологических ресурсов открытого Океана. Биологическая продуктивность Океана особенно велика в области подъёма глубинных вод. Один из таких апвеллингов, расположенный у побережья Перу, даёт 15% мировой добычи рыбы, хотя площадь его составляет не более двух сотых процента от всей поверхности Мирового океана. Наконец, третий путь - культурное разведение живых организмов, в основном в прибрежных зонах. Все эти три способа успешно опробованы во многих странах мира, но локально, поэтому продолжается губительный по своим объёмам вылов рыбы. В конце ХХ века наиболее продуктивными акваториями считаются Норвежское, Берингово, Охотское, Японское моря. Океан, будучи кладовой разнообразнейших ресурсов, также является бесплатной и удобной дорогой, которая связывает удаленные друг от друга континенты и острова. Морской транспорт обеспечивает почти 80% перевозок между странами, служа развивающемуся мировому производству и обмену. Мировой океан может служить переработчиком отходов. Благодаря химическому и физическому воздействию своих вод и биологическому влиянию 90 живых организмов, он рассеивает и очищает основную часть поступающих в него отходов, сохраняя относительное равновесие экосистем Земли. В течение 3000 лет в результате круговорота воды в природе вся вода Мирового океана обновляется. Загрязнение мирового океана. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темнокоричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса: а) Парафины (алкены) (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде. б) Циклопарафины (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению. в) Ароматические углеводороды (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полициклические (пирон). г) Олефины (алкены) (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь. Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. 91 Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую нефть в воде и обратную вода в нефти. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно. Пестициды. Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: - инсектициды для борьбы с вредными насекомыми; - фунгициды и бактерициды для борьбы с бактериальными болезнями растений; - гербициды против сорных растений. Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн. т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты. Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За, последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходов на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0, 03 - 1, 2 кг./л. 92 Синтетические поверхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ, попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионактивные, катионактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие, СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве, СПАВ, применяется в составе пестицидов. Соединения с канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) 0обнаружено в тектонически - активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива. Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в оке- 93 ан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 121тыс. т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т. /год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метил-ртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 28000 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Минамата. Свиний - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиний активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. Сброс отходов в море с целью захоронения. Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 3240% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0, 085% свинца; 0,001% ртути; 0, 001% кадмия. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в 94 воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за выбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса. Тепловое загрязнение. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы. Охрана морей и океанов. Наиболее серьезной проблемой морей и океанов в нашем столетии является загрязнение нефтью, последствия которого губительны для всей жизни на Земле. Поэтому в 1954 году в Лондоне прошла международная конференция, ставившаяся целью выработать согласованные действия по охране морской среды от загрязнения нефтью. На ней была принята конвенция, определяющая обязанности государств в этой области. 95 Позже в 1958 году в Женеве были приняты еще четыре документа: об открытом море, о территориальном море и прилежащей зоне, о континентальном шельфе, о рыболовстве и охране живых ресурсов моря. Эти конвенции юридически закрепили принципы и нормы морского права. Они обязывали каждую страну разработать и ввести в действие законы, запрещающие загрязнять морскую среду нефтью, радиоотходами и другими вредными веществами. Прошедшая в 1973 году в Лондоне конференция приняла документы по предотвращению загрязнения с судов. Согласно принятой конвенции, каждое судно должно иметь сертификат - свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся в исправном положении и не наносят ущерб морю. Соответствие сертификатам проверяется инспекцией при заходе в порт. Запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров, все сбросы с них должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых, созданы электрохимические установки. Институт океанологии РАН разработал эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий попадание нефти в акваторию. Он заключатся в добавлении к промывной воде нескольких поверхностно-активных веществ (препарат МЛ), что позволяет осуществить на самом судне очистку без сброса загрязненной воды или остатков нефти, которую можно впоследствии регенерировать для дальнейшего использования. С каждого танкера удается отмыть до 300 т нефти. В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции нефтеналивных судов. Многие современные танкеры имеют двойное дно. При повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая оболочка. Капитаны судов обязаны фиксировать в специальных журналах сведения обо всех грузовых операциях с нефтью и нефтепродуктами, отмечать место и время сдачи или слива с судна загрязненных сточных вод. Для систематической очистки акваторий от случайных разливов применяются плавучие нефтесборщики и боковые заграждения. Также в целях предотвращения растекания нефти используются физико- химические методы. Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться вторично в качестве сорбента. Такие препараты очень удобны из-за простоты применения и невысокой стоимости, однако их массовое производство пока не налажено. Также существуют сорбирующие средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ. Некоторые из них могут собирать до 90% разлитой нефти. Главное требование, которое к ним предъявляется, это непотопляемость. После сбора нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности воды всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить путем разбрызгива- 96 ния разлагающих ее химических препаратов. Но при этом эти вещества должны быть биологически безопасны. В Японии создана и апробирована уникальная технология, с помощью которой можно в короткие сроки ликвидировать гигантское пятно. Корпорация «Кансай сагге» выпустила реактив ASWW, основной компонент которого - специально обработанная рисовая шелуха. Распыленный по поверхности, препарат в течение получаса всасывает в себя выброс и превращается в густую массу, которую можно стащить простой сетью. Оригинальный способ очистки продемонстрирован американскими учеными в Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину опускается керамическая пластинка. К ней подсоединяется акустическая пластинка. Под действием вибрации сначала скапливается толстым слоем над местом, где установлена пластинка, а затем смешивается с водой и начинает фонтанировать. Электрический ток, подведенный к пластинке, поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает. Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел американские ученые создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На катере-катамаране между корпусами поместили своеобразную штору из этого материала, концы которой свисают в воду. Как только катер попадает на пятно, нефть прочно прилипает к «шторе». Остается лишь пропустить полимер через валики специального устройства, которое отжимает нефть в приготовленную емкость. С 1993 года был запрещен сброс жидких радиоактивных отходов (ЖРО), но число их неуклонно растет. Поэтому в целях защиты окружающей среды в 90-е годы стали разрабатываться проекты очистки ЖРО. В 1996 году представители японских, американских и российских фирм подписали контракт на создание установки по переработке ЖРО, скопившихся на Дальнем Востоке России. На реализацию проекта правительство Японии выделило 25,2 млн. долларов. Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств, ликвидирующих загрязнения, о решении проблемы говорить рано. Только внедрением новых методик очисток акваторий невозможно обеспечить чистоту морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем странам сообща, - предотвращение загрязнения. Заключение. Последствия, к которым ведёт расточительное, небрежное отношение человечества к Океану, ужасающи. Уничтожение планктона, рыб и других обитателей океанских вод - далеко не всё. Ущерб может быть гораздо большим. Ведь у Мирового океана имеются общепланетарные функции: он является мощным регулятором влагооборота и теплового режима Земли, а также циркуляции её атмосферы. Загрязнения способны вызвать 97 весьма существенные изменения всех этих характеристик, жизненно важных для режима климата и погоды на всей планете. Симптомы таких изменений наблюдаются уже сегодня. Повторяются жестокие засухи и наводнения, появляются разрушительные ураганы, сильнейшие морозы приходят даже в тропики, где их отроду не бывало. Разумеется, пока нельзя даже приблизительно оценить зависимость подобного ущерба от степени загрязненности Мирового океана, однако, взаимосвязь, несомненно, существует. Как бы там ни было, охрана океана является одной из глобальных проблем человечества. Мертвый океан - мертвая планета, а значит, и все человечество. Литература: «Мировой океан», В.Н. Степанов, «Знание», М. 1994 г. Учебник по географии. Ю.Н.Гладкий, С.Б.Лавров. «Экология окружающей среды и человека», Ю.В.Новиков. 1998 г. «Ра» Тур Хейердал, «Мысль», 1972 г. Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ecosystema.ru/ Шумовое и акустическое загрязнение Бондаренко Е., Юданова Е.,-226гр, Богомолова К., 216 гр. Тишины хочу, тишины… Нервы, что ли, обожжены? Тишины… Остановитесь и прислушайтесь: по улице с шумом проносятся многотонные МАЗы и ЗИЛы. Хлопают двери парадных на мощных стальных пружинах, со двора несутся крики детворы, до глубокой ночи бренчат гитары. Оглушают магнитофоны и телевизоры, заводские цеха встречают нас грохотом станков и других машин… Картина вроде обыденная. Но нормально ли это? Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, то есть мешающая нам и раздражающая нас смесь звуков. За определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствование производства современному человеку приходится слушать уже не скрип 98 телег и брань возниц, а вой автомобилей, мезги трамваев, тарахтенье мотоциклов и вертолетов, рев реактивных самолетов. За последние десятилетие проблема борьбы с шумом во многих странах стала одной из важнейших. Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности технологического оборудования, механизация производственных процессов привели к тому, что человек в производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума высоких уровней. Понятие шума и его неблагоприятное воздействие. Шумом является всякий нежелательный для человека звук. При нормальных атмосферных условиях скорость звука в воздухе равна 344 м/с. Звуковое поле – это область пространства, в которой распространяются звуковые волны. При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления – децибелах (ДБ). Это давление воспринимается не беспредельно (табл.1). Шум в 20 – 30 ДБ практически безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Что же касается «громких звуков», то здесь допустимая граница поднимается примерно до 80 ДБ. Шум в 130 ДБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а достигнув 150 ДБ- становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь – «под колокол»; колокольный звон убивал человека. Таблица 1 <= 102 децибела <= 98 децибел <= 107 децибел <= 102 децибела <= 91 децибел <= 86 реактивный самолет большой дальности при посадке (1500 м от конца ВПП) реактивный самолет средней дальности на взлете (1500 м после подъема с ВПП) автомобильный гудок на расстоянии 7,5 м поезд-экспресс при скорости 140 км/ч на расстоянии 25 м автобус на расстоянии 7,5 м мотоцикл на расстоянии 7,5 м Если в 60 – 70 годы прошлого столетия шум на улицах не превышал 80 ДБ, то в настоящее время он достигает 100 ДБ и более. На многих оживленных магистралях даже ночью 99 шум не бывает ниже 70 ДБ, в то время как по санитарным нормам он должен не превышать 40 ДБ. По данным специалистов, шум в больших городах ежегодно возрастает примерно на 1 ДБ. Имея ввиду уже достигнутый уровень, легко себе представить весьма печальные последствия этого шумового «нашествия». Появляются все новые сверхмощные источники звука, например: шум реактивного самолета, космической ракеты. Очень высок уровень промышленных шумов. На многих производствах он достигает 80 – 100 ДБ и более, способствуя увеличению числа ошибок в работе, снижая производительность труда примерно на 10 – 15% и одновременно значительно ухудшает его качество. В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека, шум может оказывать на него различные действия. Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда. Воздействие шума зависит также и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости. Шумы высоких уровней могут явиться хорошей почвой для развития стойкой бессонницы, неврозов и атеросклероза. Под воздействием шума от 85 – 90 ДБ снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Долгое время человек жалуется на недомогание. Симптомы – головная боль, головокружение, тошнота, размерная раздражительность. Все это результат работы в шумных условиях. Источники акустического загрязнения. Известны такие основные источники шумового загрязнения: 1) Бытовой шум. Шумы создаваемые в процессе бытовой жизнедеятельности человека. Громкий смех, крики, работа бытовых приборов, громкая музыка – приносят немалый вред жителям многоквартирных домов. 2) Автотранспорт. Особенно от этого вида шумов страдают жители домов построенных недалеко от больших автомагистралей. 100 3) Железнодорожный транспорт. Пассажирские и грузовые поезда также служат источником повышенного акустического загрязнения, который может оказывать негативное воздействие на жилую застройку, расположенную вблизи железных дорог. Источником акустического загрязнения служат и такие недвижимые объекты как станции, вокзалы, депо, тяговое и путевое хозяйство. Специалисты санэпидемслужбы также отмечают, что в местах прохождения трамваев, поездов, метрополитена дополнительно накладывается вибрационная нагрузка. 4) Авиатранспорт. Как известно, от шума, генерируемого воздушными судами, страдает не только человек, но также животные и растения. 5) Производственные комплексы. В первую очередь от производственного шума страдают работники больших предприятий Влияние шума на человека. До некоторых пор не было объектом специальных исследований. Ныне воздействие звука, шума на функции организма изучает целая отрасль науки – аудеология. Было установлено, что шумы природного происхождения (шум морского прибоя, листвы, дождя, журчание ручья и другие) благотворно влияют на человеческий организм, успокаивают его, навевают целительный сон. Среди органов чувств, слух – один из важнейших. Благодаря ему, мы способны принимать анализировать все многообразие звуков, окружающей нас внешней среды. Слух всегда бодрствует, в известной мере даже ночью, во сне. Он постоянно подвергается раздражению, ибо не обладает никакими защитными приспособлениями, сходными, например, с веками, предохраняющими глаза от света. Ухо – один из наиболее сложных и тонких органов он воспринимает и очень слабые, и очень сильные звуки. Под влиянием сильного шума, особенно высокочастотного, в органе слуха происходят необратимые изменения. При высоких уровнях шума слуховая чувствительность падает уже через 1 – 2 года, при средних – обнаруживается гораздо позже, через 5 – 10 лет, то есть снижение слуха происходит медленно, болезнь развивается постепенно. Поэтому особенно важно заранее принимать соответствующие меры защиты от шума. В настоящее время почти каждый человек, подвергающийся на работе воздействию шума, рискует стать глухим. Акустические раздражения исподволь, подобно яду, накапливаются в организме, все сильнее угнетая нервную систему. Изменяется сила, уравновешенность и подвижность нервных процессов – тем более, чем интенсивнее шум. Реакция на шум нередко выражается в повышенной возбудимости и раздражительности, охватывающих всю сферу чувственных вос- 101 приятий. Люди, подвергающиеся постоянному воздействию шума, часто становятся трудными в общении. Борьба с шумом. Шум оказывает свое разрушающее действие на весь организм человека. Его гибельной работе способствует и то обстоятельство, что против шума мы практически беззащитны. Ослепительно яркий свет заставляет нас инстинктивно зажмуриваться. Тот же инстинкт самосохранения спасает нас от ожога, отводя руку от огня или от горячей поверхности. А вот на воздействие шумов защитной реакции у человека нет. Защита от производственного шума может проводиться в двух направлениях – уменьшение «шумности» производственного процесса путем усовершенствования его технической составляющей с одной стороны, и защита работников производства посредством специальных защитных устройств, с другой. Также как и в отношении других видов акустического загрязнения, целесообразно придавать особое значение звукоизоляции жилых зданий, находящихся вблизи источника шума, в данном случае – производственного комплекса. Над проблемой шумового «нашествия» во многих странах серьезно задумались, а в некоторых приняли определенные меры. В связи с ростом шума можно представить состояние людей через 10 лет. Поэтому эта проблема должна быть рассмотрена, иначе последствия могут оказаться катастрофическими. Борьба с шумом, является комплексной проблемой. В статье 12 – закона «об охране атмосферного воздуха» принятого в 1980г. отмечается, что «в целях борьбы с производственными и иными шумами должны в частности, осуществляться: внедрение малошумных технологических процессов, улучшение планировки и застройки городов и других населенных пунктов, организационные мероприятия по предупреждению и снижению бытовых шумов». Литература: Юдина «Борьба с шумом на производстве». Издательство «Просвещение», 1986. Л.П. Печко, В.И. Рубин Энциклопедия «От А до Я». Издательство «Просвещение», 1968. Интернет-источники: www.alfaland.ioso.ru, www.sovet.akin.ru, www.nashidni.com Парниковый эффект Чупин И., Колесников Г., 229 гр. Охрана окружающей природной среды и рациональное использование естественных ресурсов - одна из актуальных глобальных проблем современности. Ее решение неразрывно связано с борьбой за мир на Земле, за предотвращение ядерной катастрофы, разоружение, мирное сосуществование и взаимовыгодное сотрудничество государств. 102 Парниковый эффект как экологический кризис. Парниковый эффект относится к числу проявлений глобального экологического кризиса. Эта тенденция наметилась в связи с увеличением в атмосфере концентраций углекислого газа, метана и некоторых других парниковых газов. В последние десятилетия и, особенно в последние годы, парниковый эффект стал крупной научной проблемой, от решения которой существенно зависит возможность перехода цивилизации на путь устойчивого развития. Как отклик на озабоченность тенденциями глобального изменения климата, эта проблема нашла достаточно широкое освещение в научных публикациях, оценках экспертов ООН и программах проведения исследований. Важнейшей причиной изменений климатической системы является накопление в атмосфере антропогенных парниковых газов и вызываемое ими нарушение радиационного баланса атмосферы. Кроме того, существуют и другие причины, в частности, накопление аэрозолей в атмосфере, разрушение озонового слоя, загрязнение атмосферы и гидросферы и др. Безусловно, в формировании климата Земли участвует не только атмосфера. Климат определяется сложными взаимодействиями между атмосферой, океанами, ледниковыми шапками на полюсах, животными, растениями и осадочными породами. Парниковые газы. Под парниковыми газами понимаются газы, создающие в атмосфере экран, задерживающий инфракрасные лучи. В результате этого происходит нагревание нижнего слоя атмосферы. Атмосфера играет роль как бы «одеяла», удерживающего тепло. Наиболее значимыми природными парниковыми газами являются пары воды, содержащиеся в атмосфере в большом количестве, а также диоксид углерода, который попадает в атмосферу как естественным, так и искусственным путем и является основным компонентом, вызывающим парниковый эффект антропогенного происхождения. Известно, что при отсутствии диоксида углерода в атмосфере температура поверхности Земли была бы, примерно, на 7°С ниже, чем в настоящее время, что создало бы крайне неблагоприятные условия для жизни животных и растений. Сжигание топлива, лесные и степные пожары – это основные причины увеличения содержания диоксида углерода в атмосфере. В то же время поглощение СО2 из атмосферы основными его потребителями (лесными растениями и фитопланктоном Мирового океана) сократилось за счет уменьшения площадей лесов, гибели фитопланктона. В результате поступление углерода в атмосферу стало превышать его потребление растениями. Ежегодный прирост СО2 в атмосфере составляет 3,5 млрд. т. 103 Возрастание диоксида углерода в атмосфере усиливает парниковый эффект, так как СО2 успешно пропускает длинноволновые лучи солнечного света к поверхности Земли и задерживает коротковолновое излучение. Поэтому чем выше концентрация СО2 в атмосфере, тем меньше тепла рассеивает Земля, тем выше средняя температура у земной поверхности. Потеплению климата Земли способствует также поступление тепла в атмосферу за счет сжигания нефтепродуктов, угля, торфа, работы разнообразных двигателей. Повышение средних температур на земном шаре может существенно изменить ход природных процессов биосферы. Например, известно, что повышение средних температур приземного слоя воздуха в 1930-е годы на 0,4С сопровождалось сокращением площади льдов в Арктике на 10%, жестокими засухами во многих странах, сдвигами границ ландшафтных зон до 200 км к северу. В противоположном направлении на климат влияет запыленность атмосферы. Пылевые частицы, скапливаясь в верхних слоях атмосферы, отражают часть солнечных лучей и тем самым сокращают количество тепла, поступающего на Землю от Солнца. Ученые полагают, что, несмотря на увеличение концентрации СО2 в атмосфере в 1940-е годы, потепление сменилось похолоданием именно за счет увеличения запыленности воздуха. Кроме диоксида углерода в создании парникового эффекта участвуют фреоны, метан и оксид азота. Роль каждого из указанных газов антропогенного происхождения может быть проиллюстрирована данными, приведенными в таблице 1. Таблица 1 Газы антропогенного происхождения Парниковый газ Основные источники Доля влияния на глобальное потепление, % Диоксид углерода Сжигание ископаемого топлива (77 %), 55 (СО2) вырубка лесов (23 %) Хлорфторуглероды Утечка при различных промышленных 24 (фреоны) применениях Метан (СН4) Рисовые плантации, утечка газа, жиз- 15 недеятельность животных Оксид азота (N2O) Сжигание биомассы, применение 6 удобрений, сжигание ископае-мого топлива В настоящее время происходит постоянное увеличение выбросов в атмосферу «парниковых» газов. Прежде всего, это касается диоксида углерода, образующегося, главным обра- 104 зом, при сжигании угля и других углеродсодержащих топлива, нефти, газа в топках ТЭЦ, двигателях автомобилей и т. д. За последние 30-35 лет его выбросы особенно резко возросли. Увеличиваются также выбросы метана, оксидов азота, галогенуглеродов. В 1988 г. Генеральной Ассамблеей ООН была создана Межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата (IРСС). В задачи этой группы входило оценить состояние проблемы и привлечь к ней внимание мировых лидеров. Учеными был сделан однозначный вывод о том, что выбросы в атмосферу, вызванные человеческой деятельностью, приводят к существенному увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере. На основе расчетов с использованием компьютерных моделей было показано, что если сохранится нынешняя скорость поступления парниковых газов в атмосферу, то всего за 30 лет температура в среднем по Земному шару повысится, примерно, на 1°. Это необычно большое повышение температуры, если судить по палеоклиматическим данным. Необходимо отметить, что оценки экспертов, по-видимому, несколько занижены. Потепление, скорее всего, будет усиливаться в результате ряда природных процессов. Причиной большего, чем прогнозируемое, потепления может быть неспособность нагревающегося океана поглощать из атмосферы расчетное количество диоксида углерода. Из результатов численного моделирования также следует, что средняя глобальная температура в следующем столетии будет повышаться со скоростью 0,3ºС за 10 лет. В результате к 2005 г. она может возрасти (по сравнению с доиндустриальным временем) на 2ºС, а к 2100 году – на 4ºС. Возможные изменения. Глобальное потепление должно сопровождаться усилением осадков (к 2030 г. на несколько процентов), а также повышением уровня Мирового океана (к 2030 г. – на 20 см, а к концу столетия – на 65 см). Прогнозируемое повышение уровня океана на 65 см вызовет опасную ситуацию для жизнедеятельности 800 млн. человек. Подвергнутся затоплению низменные побережья таких стран, как Бангладеш, Египет, Индонезия, Мальдивы, Мозамбик, Пакистан, Таиланд, Гамбия и Суринам. По другим оценкам уровень Океана к середине ХХI века поднимется на 0,5-1 м, а к концу века на 2 м, в результате чего будут затоплены значительные территории суши. При этом резко сократится видовое разнообразие флоры и фауны, увеличатся масштабы обезлесивания, начнется необратимое разрушение экосистем. По оценкам ученых НИИ прикладной геофизики, потепление и изменение характеристик глобальной климатической системы в результате антропогенных выбросов парниковых 105 газов стало реальной опасностью для всего человечества. Эти изменения ведут к крупномасштабным негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека. Наиболее значительному потеплению подвержены высокие широты Земного шара, в которых расположена значительная часть Российской Федерации. В Российской Федерации весьма уязвимыми к изменениям климата являются сельское, лесное и водное хозяйства. Это связано, главным образом, с перераспределением осадков и увеличением числа и интенсивности засух. При непринятии превентивных мер ожидается, что падение средней продуктивности зернового хозяйства может достигнуть 26 %, а общей продуктивности растениеводства – порядка 10 %. Резко возрастет поражение лесов вредителями и их гибель от увеличения пожаров во время засух. Ожидаемые изменения объема и режима стока рек потребует больших затрат на дополнительное обустройство водохранилищ гидроэлектростанций. Эти изменения стока приведут также к изменениям уровня внутренних морей и, как следствие, к неблагоприятным нарушениям прибрежных территорий. В зоне вечной мерзлоты, которая занимает около 10 млн. кв. км (58 % площади страны), в результате ее таяния при потеплении климата будет разрушаться хозяйственная инфраструктура, в первую очередь, из-за уязвимости добывающей промышленности, энергетических и транспортных систем, коммунального хозяйства. При отсутствии защитных мер разрушениям будут подвергаться, в первую очередь, жилые и производственные здания и сооружения, дороги, аэродромы, нефте- и газопроводы. Подъем уровня Мирового океана приведет к затоплению и разрушению береговой зоны и низменных территорий дельт рек с расположенными здесь городами и поселениями. Подъем уровня океана представляет наибольшую опасность для обширных низменных территорий севера России и крупных приморских городов, например, Санкт-Петербурга. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье населения как из-за усиления теплового стресса в южных районах, так и распространения многих видов заболеваний (холеры, малярии и т. д.) далеко на север. Возможны и позитивные последствия изменения климата, однако, по существующим представлениям, они будут иметь ограниченный характер. Хозяйственно-полезным, например, может оказаться повышение продуктивности сельскохозяйственных культур при увеличении концентрации СО2 в атмосфере, увеличение осадков и т. п. Отмеченные выше возможные изменения в окружающей среде, обусловленные потеплением и изменением характеристик глобальной климатической системы, безусловно, будут сопровождаться серьезными экологическими последствиями, изменениями в структуре природных экосистем, ландшафтов и т. п. 106 Вместе с тем, следует иметь в виду, что в настоящее время существуют неопределенности и проблемы в понимании экологических изменений, связанных с глобальным потеплением. Нет полной ясности в вопросах взаимосвязи изменения климата с химией атмосферы, динамикой популяций, сообществ и экосистем, а также по некоторым другим направлениям. Существуют и определенные загадки. Например, неясным остается: почему в некоторых регионах Земли на фоне всеобщего потепления происходит похолодание? Так в последние 10 лет сначала над южными океанами, затем в Сибири, Восточной Европе, на Западе Северной Америки отмечалось потепление, в то же время в Гренландии, на северовостоке Канады, а также на ряде островов российской зоны Арктики наблюдалось понижение средних температур. Не было пока потепления в полярных районах, хотя по результатам математического моделирования изменений климата это здесь ожидалось в наиболее ярко выраженном виде: пятикратный рост температур по сравнению со среднеглобальным. Такого рода факты дают основание ученым подвергать сомнению общепринятое мнение о том, что основной причиной потепления является парниковый эффект. На основе анализа прогнозных и фактических данных делаются выводы об отсутствии весомых доказательств парниковой обусловленности глобального потепления. Одна из главных проблем сегодня учеными видится в раскрытии соотношения между природно-обусловленными и антропогенными изменениями климата. В связи с этим весьма важное значение придается исследованиям внутренней изменчивости климатической системы, в частности, изучению климатообразующей роли динамики облачного покрова, взаимодействия атмосферы и океана, роли биосферы и т. д., а также чувствительности климата к внешним воздействиям. Перед лицом глобальной опасности изменения климата в 1992 г. на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро странами-членами ООН была подписана рамочная Конвенция об изменении климата, которая ратифицирована Российской Федерацией 4 ноября 1994 г. В настоящее время Конвенция вступила в силу. Согласно статьям 4 и 12 Конвенции Российская Федерация обязана регулярно разрабатывать и представлять Конференции сторон Конвенции национальные программы и сообщения с подробным описанием политики и мер по регулированию антропогенных выбросов и стоков парниковых газов, а также мер по адаптации к изменениям климата. В области фундаментальных наук в рамках Государственной научно-технической программы "Глобальные изменения природной среды и климата" при активном участии ученых Российской академии наук (Израэля Ю.А. и др.), ученых и специалистов Госкомгидромета и других ведомств и министерств Российской Федерации проведены исследования по проблеме антропогенных изменений климата. Практические аспекты этой проблемы, 107 в частности, методические основы создания информационных систем об изменении климата и их прогнозов и способы оценки последствий изменения климата разработаны в рамках ведомственной программы Росгидромета. В Российской Федерации разрабатывается или уже осуществляется ряд государственных научно-технических, федеральных целевых и ведомственных программ, направленных на повышение экономической, энергетической и экологической эффективности всех стадий добычи, преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов, повышение эффективности сельского, лесного хозяйства и других отраслей. Эти программы должны стать основой Федеральной целевой программы по предотвращению опасных изменений климата и их отрицательных последствий. По мнению ученых и специалистов, эта Программа должна обеспечить осуществление комплекса мероприятий по предотвращению отрицательных последствий изменения климата в России и национальных мер по уменьшению опасных изменений климата в рамках Конвенции ООН об изменении климата. Осуществление таких мер является комплексной научно-технической и организационной задачей государственного масштаба и требует скоординированных действий министерств и ведомств на единой основе. Она должна обеспечить преодоление существующих недостатков в информационном обеспечении об изменении климата, антропогенных причинах и источниках таких изменений путем создания автоматизированных информационных систем. Как показывают результаты исследований, проведенных в связи с подписанием рамочной Конвенции ООН по проблеме изменений климата, сегодняшний экономический потенциал всего человечества недостаточен для быстрого решения проблемы и достижения конечной цели Конвенции, состоящей в том, чтобы добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере. Учитывая, что до стабилизации концентрации парниковых газов на уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на климатическую систему, а, следовательно, не привел бы к опасным последствиям изменения климата, пройдет еще немало времени, необходимо в ближайшей перспективе на национальном уровне выполнить определенные подготовительные меры, направленные на адаптацию к возможным последствиям изменения климата. Эти меры должны обеспечивать ведение хозяйства в условиях изменяющегося климата, свести к минимуму отрицательные последствия для экономики, здоровья населения, качества окружающей среды. Вместе с тем, задача состоит в том, чтобы всемерно использовать возникающие при изменении климата позитивные эффекты. 108 Последствия парникового эффекта 1. Если температура на Земле будет продолжать повышаться, это окажет серьезнейшее воздействие на мировой климат. 2. В тропиках будет выпадать больше осадков, так как дополнительное тепло повысит содержание водяного пара в воздухе. 3. В засушливых районах дожди станут еще более редкими, и они превратятся в пустыни, в результате чего людям и животным придется их покинуть. 4. Температура морей также повысится, что приведет к затоплению низинных областей побережья и к увеличению числа сильных штормов. 5. Повышение температуры на Земле может вызвать поднятие уровня моря так как: а) вода, нагреваясь, становится менее плотной и расширяется, расширение морской воды приведет к общему повышению уровня моря; б) повышение температуры может растопить часть многолетних льдов, покрывающих некоторые районы суши, например, Антарктиду или высокие горные цепи. Образовавшаяся вода в конечном итоге стечет в моря, повысив их уровень. Следует, однако, заметить, что таяние льда, плавающего в морях, не вызовет повышение уровня моря. Ледяной покров Арктики представляет собой огромный слой плавучего льда. Подобно Антарктиде, Арктика также окружена множеством айсбергов. Климатологи подсчитали, что если растают гренландские и антарктические ледники, уровень Мирового океана повысится на 70-80 м. 6. Сократятся жилые земли. 7. Нарушится водосолевой баланс океанов. 8. Изменятся траектории движения циклонов и антициклонов. 9. Если температура на Земле повысится, многие животные не смогут адаптироваться к климатическим изменениям. Многие растения погибнут, от недостатка влаги и животным придется переселиться в другие места в поисках пищи и воды. Если повышение температуры приведет к гибели многих растений, то вслед за ними вымрут и многие виды животных. Кроме отрицательных последствий глобального потепления, можно отметить несколько положительных. На первый взгляд более теплый климат представляется благом, так как могут уменьшиться счета за отопление и увеличение продолжительности вегетационного сезона в средних и высоких широтах. Увеличение концентрации диоксида углерода может ускорить фотосинтез. Однако, потенциальный выигрыш в урожайности может быть уничтожен ущербом от болезней, вызванных вредными насекомыми, поскольку повышение температуры ускорит их 109 размножение. Почвы в некоторых областях окажутся малопригодными для выращивания основных культур. Глобальное потепление ускорило бы, вероятно, разложение органического вещества в почвах, что привело бы к дополнительному поступлению в атмосферу диоксида углерода и метана и ускорило парниковый эффект. Что же нас ожидает в будущем? Экологическое прогнозирование. В настоящее время обсуждаются различные меры, которые могли бы воспрепятствовать нарастающему "антропогенному перегреву" Земли. Существует предложение извлекать избыток СО2 из воздуха, сжижать и нагнетать в глубоководные слои океана, используя его естественную циркуляцию. Другое предложение заключается в том, чтобы рассеивать в стратосфере мельчайшие капельки серной кислоты и уменьшать тем самым приход солнечной радиации на земную поверхность. Огромные масштабы антропогенной редукции биосферы уже сейчас дают основание считать, что решение проблемы СО2 должно осуществляться путем "лечения" самой биосферы, т.е. восстановления почвенного и растительного покрова с максимальными запасами органического вещества всюду, где это возможно. Одновременно должен быть усилен поиск, направленный на замену ископаемого топлива другими источниками энергии, в первую очередь экологическими безвредными, не требующими расхода кислорода, шире использовать водную, ветровую энергию, а для дальнейшей перспективы - энергию реакцию вещества и антивещества. Известно, что не бывает худа без добра, и вот вышло так, что нынешний промышленный спад в стране оказался полезен - экологически. Уменьшились объемы производства, и, соответственно, уменьшилось количество вредных выбросов в атмосферу городов. Пути решения проблемы чистого воздуха вполне реальны. Первый - борьба с сокращением растительного покрова Земли, планомерное увеличение в его составе специально подобранных пород, очищающих воздух от вредных примесей. В Институте биохимии растений экспериментально доказано, что многие растения способны усваивать из атмосферы такие вредные для человека компоненты, как алканы и ароматические углеводороды, а также карбонильные соединения, кислоты, спирты, эфирные масла и другие. Большое место в борьбе с загрязнением атмосферы принадлежит орошению пустынь и организации тут культурного земледелия, созданию мощных лесозащитных полос. Предстоит провести огромную работу по уменьшению и полному прекращению выброса в атмосферу дыма и других продуктов сгорания. 110 Все более неотложными становятся поиски технологии для "беструбных" промышленных предприятий, работающих по замкнутой технологической схеме - с использованием всех отходов производства. Деятельность человека столь грандиозна по размаху, что уже приобрела глобальный природообразующий масштаб. До сих пор мы по преимуществу искали, как можно больше взять у природы. И поиск в этом направлении будет продолжаться. Но наступает пора столь же целеустремленно поработать и над тем, как отдать природе то, что мы у нее забираем. Нет сомнения, что гений человечества способен решить и эту грандиозную задачу. Пути снижения воздействия парникового эффекта на состояние климата Земли. Главную меру по предупреждению глобального потепления можно сформулировать так: найти новый вид топлива или поменять технологию использования нынешних видов топлива. Это означает, что необходимо: - уменьшить потребление ископаемого топлива. Резко сократить использование угля и нефти, которые выделяют на 60 % больше диоксида углерода на единицу производимой энергии, чем любое другое ископаемое топливо в целом; - использовать вещества (фильтры, катализаторы) для удаления диоксида углерода из выброса дымовых труб углесжигающих электростанций и заводских топок, а также автомобильных выхлопов; - повысить энергетический коэффициент полезного действия; - требовать, чтобы в новых домах использовались более эффективные системы отопления и охлаждения; - увеличить использование солнечной, ветровой и геотермальной энергии; - существенно замедлить вырубку и деградацию лесных массивов; - удалить с прибрежных территорий резервуары для хранения опасных веществ; - расширить площади существующих заповедников и парков; - создать законы, обеспечивающие предупреждение глобального потепления; - выявлять причины глобального потепления, наблюдать за ними и устранять их последствия. Полностью уничтожить парниковый эффект нельзя. Полагают, что если бы не парниковый эффект, средняя температура на земной поверхности составила бы - 15 градусов по Цельсию. Заключение Мы своим отношением к природе уподобляемся рубящему сук под собой. Испортили, а потом начинаем кричать об этом. 111 Считаем, что сейчас все силы надо бросить на то, чтобы на каждом производстве был разработан замкнутый цикл, то есть, чтобы ничего не выбрасывалось ни в воздух, ни в реки, а все перерабатывалось и использовалось. От этого все только выиграют. Государство получит дополнительную продукцию, а люди будут дышать чистым воздухом. Вероятно, перспектива парникового эффекта может стать катализатором всемирного осознания срочной необходимости начала действий по защите нашей Земли. Литература: Луканин В.Н. Промышленно-транспортная экология. – М.: 2001. Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. – М.: «Высшая школа», 2003. Юсорин Ю.С. Промышленность и окружающая среда. – М.: 2002. Разрушение озонового слоя Иванова А., Латкина И., 217гр. Современный мир отличается необычайной сложностью и противоречивостью событий, он пронизан противоборствующими тенденциями, полон сложнейших альтернатив, тревог и надежд. XX век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научнотехнического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы. Имеются серьезные проблемы загрязнения (атмосферы, вод, почв), кислотных дождей, радиационного поражения территории, а также утраты отдельных видов растений и живых организмов, оскудения биоресурсов, обезлесения и опустынивания территорий. Проблемы возникают в результате такого взаимодействия природы и человека, при котором антропогенная нагрузка на территорию (ее определяют через техногенную нагрузку и плотность населения) превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов (комплексов, геосистем) к антропогенным воздействиям. Разрушение озонового слоя. Нашумевшие в свое время «озоновые дыры» и сейчас продолжают будоражить воображение, как исследователей, так и простых обывателей. Озон 112 поглощает УФ излучение солнца, губительное для жизни на нашей планете. Озон состоит из трех атомов кислорода – О3 – и образуется при воздействии УФ излучения на кислород О2. Молекула О2 распадается на два атома кислорода О2, каждый из которых присоединяется к целой молекуле. Слой атмосферы, в котором находится этот газ, называется озоносферой и простирается от 10-15 км до 50 км. Максимальная концентрация озона отмечается на высоте около 25 км, но даже там она очень мала – 5-10 молекул на миллион молекул воздуха. Этот озон расположен выше 10 км, его называют также стратосферным, и он составляет примерно 90% всего озона. Ниже него в атмосфере содержится тропосферный озон. Разница между этими газами исключительно в месторасположении. Надо сказать, что сам озон, как сильнейший окислитель, вреден для здоровья людей и животных, способен наносить ущерб растениям. Конечно, озон, образующийся после грозы, не способен сильно навредить, он даже полезен, так как убивает болезнетворных микробов, но в больших количествах этот газ отравляет не только микробов. Именно поэтому тропосферный озон называют также «плохим» - в отличие от «хорошего» стратосферного. Увы, первого становится все больше из-за выбросов промышленных отходов в атмосферу. К сожалению, перейти в озоносферу он не может – его молекулы просто не способны подняться так высоко. Озоновый слой окружает всю землю, но его толщина на разных широтах не одинакова. Тоньше всего он на экваторе, а на полюсах толще. И хотя озон перемещается воздушными течениями, и его количество в значительной степени зависит от времени года (летом и осенью его больше, а зимой и весной – меньше), это неравномерное распределение сохраняется. Озон постоянно образуется и разрушается, однако при некоторых условиях, скорость его разрушения может превысить скорость образования. Как выяснилось, большое влияние на этот процесс оказывает человеческая деятельность. Как вещество, крайне реактивное, озон вступает во взаимодействие с хлором, фтором, бромом, оксидом азота и другими веществами. В этом плане очень опасны фреоны, широко используемые в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллончиках, а также в меньшей степени азотистые удобрения и вещества, возникающие при полетах высотной авиации и запусках ракет. Попадая в атмосферу, все эти изначально неопасные соединения медленно поднимаются вверх, пока не достигают озонового слоя, где оказываются под воздействием УФ излучения. Разлагаясь и высвобождая атомы хлора, брома, азота, они вступают во взаимодействие с озоном. При этом каждый атом хлора или брома разрушает молекулу озона, присоединяя атом кислорода. Впервые вопрос угрозы озоновому слою Земли поднялся еще в далеких 1960-х годах. Тогда считалось, что сверхзвуковые самолеты, выбрасывающие при полете выхлопные газы, 113 состоящие из оксидов азота и водяных паров, могут серьезно повредить озоносфере. Также определенная опасность приписывалась азотным удобрениям. Но обе эти угрозы оказались незначительными. Сверхзвуковая авиация не нашла такого широкого применения, как предполагалось, и в настоящее время представлена только «Конкордом», совершающим рейсы над Атлантикой несколько раз в неделю, и военными самолетами. Азотные же удобрения нестойки и успевают разложиться прежде, чем достигнут стратосферы. Однако в середине 70-х на первый план вышла проблема хлорфторуглеродов, чья опасность для озонового слоя оказалась неожиданно высокой. Те самые фреоны, используемые в холодильных установках и аэрозолях, огнетушителях, для очистки электронных приборов, при химической чистке одежды и еще во многих областях. Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985г. в Южном полушарии над Антарктидой группой британских учёных. Каждый август она появлялась, к декабрю или январю прекращая своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра меньших размеров. Это моментально стало сенсацией, и в прессе впервые возник термин «озоновая дыра». Он, конечно же, некорректный, так как и речи идти не может, чтобы какая-либо область на Земле полностью оказалась без озоновой защиты. «Озоновая дыра» означает лишь, что ежегодное весеннее уменьшение количества озона над Антарктидой превысило норму. Почему именно над Антарктикой? Дело в том, что над Южным полюсом находится самая холодная атмосфера на нашей планете. Во время полярной ночи она еще охлаждается, и в стратосфере формируются ледяные облака. Кроме того, образование озона возможно только под действием ультрафиолета, отсутствующего во время полярной ночи. Устойчивые зимние вихри над полюсом препятствуют проникновению озона из более теплых широт. С наступлением же весны облака нагреваются под воздействием Солнца, и в атмосфере начинают происходить химические процессы, сильно отличающиеся от таковых в умеренных широтах. Содержание озона из-за климатических процессов значительно снижено, и озоновому слою вредит даже малое количество хлора и фтора. Содержание этих веществ над Антарктикой не уступает другим регионам планеты, а окислов азота, связывающих хлор и способных таким образом прекратить цепную реакцию разрушения озона, там из-за низкой температуры не хватает. Активное выделение азота начинается только поздней весной и летом, когда на облака попадает достаточно солнечного света. Поэтому разрушение озона прекращается до следующей весны. О «дыре» говорят тогда, когда дефицит озона превышает 30 %. 114 С начала 90-х годов озоновая дыра постепенно увеличивалась, и к 2000г. достигла берегов Новой Зеландии и города Пунта-Аренас в Чили. С начала тысячелетия рост ее прекратился, и сейчас ситуация определяется учеными как стабильная. По их прогнозам, при текущем уровне загрязнения атмосферы, уменьшение дыры может начаться только через 50-60 лет. Однако одновременно с этим отмечается и появление озоновой дыры над Арктическим регионом. Она значительно меньше, чем Антарктическая (чья площадь сравнима с площадью Северной Америки), и поэтому называется локальной. Еще одна такая же локальная дыра периодически отмечается над Центральной Азией. Уже само это сигнализирует, что появление озоновых дыр стало обычным явлением. Сразу же после обнаружения первой озоновой дыры были приняты решительные меры по восстановлению озонового слоя. В сентябре 1987г. в Монреале - 23 странами была подписана конвенция по сокращению и дальнейшему прекращению использования веществ, наносящих вред озоновому слою Земли. С тех пор к конвенции присоединились и другие страны, и сейчас их количество достигает 200. Активно ищутся заменители фреонам. В аэрозолях многие страны, в том числе и Россия, теперь используют не хлорфторуглероды, а пропан - бутановую смесь. Она огнеопасна, но не наносит вреда окружающей среде. Труднее найти замену для холодильных установок, так как в хлорфторуглеродам наиболее близок по свойствам аммиак, но он обладает высокой токсичностью. Многие страны ведут разработки в этом направлении, и мы можем надеяться, что скоро проблема все же будет решена. Так насколько же на самом деле серьезна проблема озонового слоя? Оценки исследователей, журналистов и просто интересующихся разнообразны и зачастую противоречивы. Наряду с паникой из-за озоновых дыр, бытует и мнение, что весь ажиотаж вокруг этого вопроса надуманный. Запрет производства хлорфторуглеродов приводит к значительным убыткам компаний, производящих их. Еще в начале 90-х такие потрясения в химической промышленности казались многим неслучайными. Монреальский протокол называли откровенной спекуляцией группы мировой элиты, пытающейся диктовать экономические правила остальным. Прогнозы по уменьшению озонового слоя сейчас признаны излишне пессимистичными. Кроме того, образование дыры над Антарктидой вызвано в большой степени естественными климатическими процессами, и лишь во вторую очередь – загрязнением атмосферы. Некоторые идут дальше и предполагают, что и глобального потепления, вызываемого, в том числе и уменьшением озонового слоя, как явления не существует. Возможно, повышение температуры связано лишь с определенной климатической закономерностью и не имеет никакого отношения к человеческой деятельности. И все же современные исследования не позволяют нам утверждать, что проблемы нет вообще. Как бы там ни было, уменьше- 115 ние озонового слоя окажет серьезное – и негативное – влияние на климат и здоровье людей и животных. Так что в наших силах, по крайней мере, не способствовать ему. Пути решения проблемы - Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся. - Также мы - все люди должны это понимать и помочь природе включить процесс восстановления озонового слоя, нужны новые посадки лесов, хватит вырубать лес для других стран, которые почему-то не хотят вырубать свой, а делают на нашем лесе деньги. - Для восстановления озонового слоя его нужно подпитывать. Сначала с этой целью предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и на грузовых самолетах «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы. Однако этот проект (вероятно, он был первым проектом «лечения» планеты) не осуществлен. - Иной путь предлагает российский консорциум «Интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. Уже в ближайшее время совместно с немецкой фирмой «Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода. Если этот эксперимент окажется удачным, в дальнейшем предполагается использовать опыт российской орбитальной станции «Мир» и создать на высоте 400 км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах потребуются лишь для периодических осмотров и ремонта. У этого проекта был предшественник – американская СОИ (стратегическая оборонная инициатива) с планом использования мощных лазеров для «звездных войн». Осуществится ли грандиозный мирный проект, покажет время. Но и физическая химия, и космонавтика уже готовы к тому, чтобы начать восстанавливать комфортное для жизни химическое равновесие на нашей планете. Принимая во внимание чрезвычайность ситуации, необходимо: -расширить комплекс теоретических и экспериментальных исследований по проблеме сохранения озонового слоя; -провести первую Международную научную конференцию по проблемам сохранения озонового слоя активными способами; -создать Международный фонд сохранения озонового слоя активными способами; — провести Международный телемост на тему сохранения озонового слоя с участием ведущих ученых, политических, религиозных и общественных деятелей; 116 -организовать Международный комитет для выработки стратегии выживания человечества в экстремальных условиях. Таким образом, возможности воздействия человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог предположить, что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. Нам нужно все знать о мире, который нас окружает. И, занеся ногу для очередного шага, следует внимательно посмотреть, куда наступишь. Пропасти и топкие болота роковых ошибок уже не прощают человечеству бездумной жизни. Литература: Глинка Н.Л. Общая химия. Издательство химия. 1990. Лавров С.Б. Глобальная проблема современности.- Санкт-Петербург, 1995. Миронов Л.В. Разрушение озонного слоя земли хлорфтор-углеводородами.- М.: Высшая школа, 1998. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Высшая школа, 1980. Фролов И.Т. Страны и народы: Земля и человечество. Глобальные проблемы - М.: Мысль, 1985. 117 Научное издание ВЛИЯНИЕ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ЭКОЛОГИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Материалы студенческих докладов XLV, XLVI, XVII апрельской научно-практической конференции Ответственные редакторы: КАРТАШОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА ПАНИНА РАИСА АЛЕКСЕЕВНА Издательство Горно-Алтайского государственного университета 649000, г. Горно-Алтайск, ул. Ленкина, 1. Подписано в печать 14.06.2012 г. Формат 60x84/8. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризо. Печ. л. 7,3. Заказ № 90. Отпечатано полиграфическим отделом Горно-Алтайского госуниверситета 649000, г. Горно-Алтайск, ул. Ленкина, 1. 118
