Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

практическое пособие для студентов всех специальностей и всех форм обучения www

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-05


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

(образован в 1953 году)

__________________________________________________________

Кафедра охраны труда и промышленной экологии

     Дистанционное                           

             обучение

Е.А. Гурковская

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Раздел 3. Основы промышленной экологии

Часть 2. Защита почв от промышленных отходов

Учебно-практическое пособие

для студентов всех специальностей

 и всех форм обучения

 www.msta.ru

4279

Москва – 2004

УДК  658.382.3.

© Гурковская Е.А. Безопасность жизнедеятельности. Раздел 3. Основы промышленной экологии. Часть 2. Защита почв от промышленных отходов. Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2004

Рекомендовано Институтом информатизации образования РАО

В данном пособии представлена общая характеристика экологических проблем, связанная с деформацией природных и биологических циклов хозяйственной деятельностью человеческого общества. В задачи пособия входит самостоятельное освоение студентами ключевых вопросов по загрязнению почв промышленными отходами, классификации отходов, создания малоотходных и безотходных технологий, проблем утилизации, хранения и комплексного использования отходов. В пособие включены тренировочные задания, тесты, словарь специальных терминов для повышения дидактической эффективности учебного процесса.

Пособие предназначено для студентов 2, 3, 4, 5, 6 курсов всех специальностей и всех форм обучения

Охр. тр. – 1.22.0608 зчн.плн.      Охр. тр. – 1.22. 2701 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 2710 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 0608 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2701 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 2710 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 2102 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2703 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 2712 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 2102 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2703 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 2712 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 1706 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2704 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 2713 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 1706 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2704 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 2713 зчн. скр.

Охр. тр. – 1.22. 0702 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2705 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0611 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 0702 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2705 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 0611 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 2202 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2707 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0211 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 2202 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2707 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 0211 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 3117 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 2708 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0606 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 3117 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 2708 зчн.скр.    Охр. тр. – 1.22. 0606 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 3511 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 0604 зчн.плн.   Охр. тр. – 1.22. 0204 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 3511 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 0604 зчн.скр    Охр. тр. – 1.22. 0204 зчн.скр.

Охр. тр. – 1.22. 3510 зчн.плн.     Охр. тр. – 1.22. 3513 зчн.плн.  Охр. тр. – 1.22. 0605 зчн.плн.

Охр. тр. – 1.22. 3510 зчн.скр.     Охр. тр. – 1.22. 3513 зчн.скр.   Охр. тр. – 1.22. 0605 зчн.скр.

    

Автор            Гурковская Елена Александровна

Рецензенты: Фетисов А.Г., канд. тех. наук, профессор, зам. зав. каф. «Промышленная экология и безопасность производства» РГТУ «МАТИ»

                     Шеховцова Т.Н., док. хим. наук., профессор, зам. зав. каф. «Аналитическая химия» по методологии преподавания МГУ.

Редактор        Свешникова Н. И.

©  Московский государственный университет технологий и управления, 2004

    109004, Москва, Земляной вал, 73

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………….…….……………………………………..…….стр.

1. Экологические проблемы современности ………………………………………4

Загрязнение почвы……………………………………………………………….6

2.1. Пестициды как загрязняющий фактор………………………………………...7

3. Химия почвы и органические вещества………………………………………..10

3.1. Химический состав органических веществ………………………………….10

3.2. Условия разложения органических веществ………………………………...13

3.3. Биохимическое разложение органических веществ (остатков)…………….15

3.4. Превращение азота в почве…………………………………………………...18

4. Общая характеристика отходов промышленности……………………………20

4.1. Основные понятия отходов………………………………………….………..20

4.2. Классификация промышленных отходов………………………….…………21

4.3. Характеристика некоторых химических соединений…………….…………25

5. Методы хранения и утилизации отходов промышленности……….…………27

5.1. Использование хранилищ промышленных отходов………………………..29

5.2. Наземные полигоны…………………………………………………………..30

6. Разработка малоотходных и безотходных технологий и методов комплексного использования отходов промышленности…………………………………….33

6.1. Критерии классификации вторичных материалов и ресурсов ВМР……………………………………….…………………………………34

6.2. Классификация малоотходных и безотходных технологий (МБТ)………..35

6.3. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)…………………………………36

6.4. Химический комплекс………………………………………………………..37

7. Анализ и оценка структуры землепользования……………………………….41

7.1. Требования к экологическому обоснованию в преимущественной документации для рационального природопользования…………………………….42

7.2. Требования к экологическому обоснованию техники, технологии, материалов……………………………………………………………………………..44

Ключ к тестам для контроля усвоения учебного материала……………………45

Итоговый тест по разделу «Защита почв от промышленных отходов»……….45

Словарь основных терминов, понятий, определений ………………………… 51

Список рекомендуемой литературы……………………………………………..54

ВВЕДЕНИЕ

Наука и техника начала третьего тысячелетия развивается в темпах геометрической прогрессии. Не является исключением и промышленность как одна из самых (если не самой) масштабных сфер деятельности человека. Подобного рода тенденция распространилась по всему миру. Российская Федерация обладает одним из мощнейших во всем мире промышленным потенциалом, который развивается стабильно и целенаправленно. Ежегодно во всем мире и в нашей стране миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных отходов поступает в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природе. В глобальных масштабах изменяется круговорот воды и газовый баланс в атмосфере. Огромное количество видов живых существ подвержены воздействию опасных веществ, в том числе на генетическом уровне, отсюда вытекает поражение целого ряда поколений организмов, а может и множества. Стало очевидным, что и люди не застрахованы от жатвы плодов своей беспечности и халатного отношения к природе. Поэтому необходимо тщательно следить за развитием и жизнедеятельностью организмов в зонах прямого и косвенного воздействия промышленных предприятий и смежных с ними объектов, осуществлять тщательный контроль над выбросами токсичных отходов в биосферу. Несмотря на давность и большое количество исследований в области экологически чистого производства, проблема утилизации и переработки промышленных отходов остается актуальнейшей проблемой в настоящее время.

1. Экологические проблемы современности

Ход событий поставил человечество во второй половине XX века перед проблемой, с которой оно раньше никогда не сталкивалось. Производственная деятельность достигла такого уровня, что стала сказываться на состоянии окружающей среды. Загрязнение атмосферы природных вод, почвенного покрова производственными и бытовыми отходами стало ощутимым фактором воздействия на глобальную систему биосферы. Губительные по своему воздействию события происходят  на отдельных территориях, где загрязнение окружающей среды создает угрозу для здоровья не только существующего поколения, но и будущих поколений.

Основной задачей является анализ основных, ныне существующих и перспективных способов утилизации и переработки промышленных отходов. Понятие промышленных отходов классифицируется по различным критериям: во-первых, по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования, степени их токсичности; во-вторых, по способам утилизации, переработке и, при необходимости, условиям их захоронения; в-третьих, по возможности комплексного использования отходов промышленности как в целом в промышленности, так и на примере металлургического, топливно-энергетического, химического и пищевого комплексов.

Экологическое обоснование хозяйственной и иной деятельности осуществляется для оценки экологической опасности  намечаемых мероприятий, своевременного учета аналогических, социальных и экономических последствий воздействия планируемых объектов на окружающую среду.

Экологически   и    экономически    обоснованные   решения  хозяйственной и иной деятельности должны гарантировать: экологическую безопасность населения, минимальный ущерб природной среде и населению при устойчивом социально-экономическом развитии территорий, рациональное и экономное расходование природных, материальных, топливно-энергетических и трудовых ресурсов, выпуск экологически безопасной продукции, сохранение биологического разнообразия, чистоты воздуха и почвы, источников водоснабжения водного бассейна и других природных объектов, внедрение высокопроизводительного мало- или безотходного технологического оборудования и техники.

На протяжении последних тысячелетий естественное развитие биохимических циклов масс обмена испытывает растущее воздействие хозяйственной деятельности человеческого общества.  Глубокие изменения в хозяйственной деятельности человека начали ощущаться в XIX веке, когда бурно начала развиваться индустрия. В сферу промышленного производства стали вовлекаться в значительном количестве массы химических элементов. В настоящее время во всем мире ежегодно добывается более 100 • 105т минеральных ископаемых. Если эту величину соотнести по всей мировой суше, то окажется, что с 1 км2 суши ежегодно извлекается около 700 т.  Воздействие  общественного производства распространяется  также на природные воды и атмосферу.  На производственные и бытовые нужды расходуется примерно 4,0 • 103 км3 воды в год, т.е. 10% объема речного стока. Из атмосфер извлекается молекулярный азот и переводится в реакционные формы.

Одновременно в окружающую среду выбрасываются промышленными предприятиями сотни млн. т. газов и пыли, в поверхностные воды поступают десятки млн. т. бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков, почва загрязняется промышленными и бытовыми отходами.

Главная черта современной индустриальной технологии – низкая экономичность, обусловленная огромным количеством промышленных отходов. Обильные отходы в своем большинстве не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду и создают опасность для всех живых организмов, включая человека.

Значительный дисбаланс в природные циклы массообмена вносят отходы промышленных предприятий. Более 95% техногенных выбросов соединений серы представлено диоксидом серы SO2, очень агрессивным ядовитым соединением. Оксиды серы, осаждаясь с атмосферными осадками, поражают растительность, губят почвенную биоту, вызывают заболевания населения.

Сильное изменение природных биохимических циклов происходит под влиянием пищевых и сельскохозяйственных производств. Суммарная площадь почв, находящихся в сфере земледелия составляет около 10% от площади всей суши, что составляет 15 • 106 км2.

Особого внимания заслуживает существующее распределение масс азота в мировом сельскохозяйственном производстве. В связи с агрохимической интенсификацией сельского хозяйства возникла проблема азота, имеющая экологическое значение. Во-первых, искусственное введение крупных масс азота в почве  нарушает сбалансированность массообмена в системе «почва↔растительность». Во-вторых, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышенную концентрацию этих элементов в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде.

Установлено, что попадающие в организм человека нитриты образуют соединения, нарушающие кислородный обмен в крови человека – метгемоглобинемию, что сопровождается  серьезными заболеваниями.

Избыточные массы азота, не захваченные в биохимический круговорот, вовлекаются в миграцию и нарушают нормальное функционирование экосистем в районах интенсивного сельскохозяйственного производства.

Хозяйственная деятельность человеческого общества  развивалась с прогрессирующей скоростью и ознаменовала наступление качественно нового этапа взаимодействия живого с окружающей средой. При этом массы элементов, мобилизируемые хозяйственной деятельностью человека, переходят в совершенно иные соотношения. Это вызывает деформацию природных циклов и изменение состава окружающей среды. Очень часто, хозяйственная деятельность непродуманна и несовершенна и создает острую экологическую опасность.

Для системы контроля за экологическим состоянием окружающей среды необходимо создать научно-методический аппарат, позволяет  разработать научно-обоснованный прогноз экологических последствий хозяйственных действий и новых производственных технологий.

Вопросы для самоконтроля:

Проанализируйте влияние человеческого общества на биогеохимические процессы на протяжении истории человечества.

Рассмотрите деформацию глобальных, региональных и локальных биогеохимических циклов в результате производственной деятельности человеческого общества.

Какие глобальные проблемы возникают в результате включения в природный цикл масс оксидов углерода, серы, азота индустриального происхождения.

Рассмотрите деформацию биохимических циклов массообмена под воздействием сельскохозяйственного производства на примере циклов азота, фосфора или калия.

Какова проблема биогеохимии городских и индустриальных агломераций и будущего человечества?

2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

2.1. Пестициды как загрязняющий фактор.

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 5млн.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 отходах на свалках. Последний источник поставляет ПХБ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах Земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПХБ составило 0,03 - 1,2    кг/л.

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га наносится 300 кг химических средств. Однако, в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве, медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение их эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами.

В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов.

Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова, связанная с кислыми атмосферными выпадами на сушу. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксидов серы, азота, углерода. Эти оксиды, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.

Главными источниками присутствия оксидов в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксидов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  В чем состоит важное биологическое значение почвы?
  2.  Что собой представляет пестициды?
  3.  Как классифицируются пестициды по степени воздействия?
  4.  Охарактеризуйте степень воздействия пестицидов на живые организмы и биоценозы.
  5.  На сколько групп подразделяются синтезированные инсектициды?
  6.  Объясните понятие резистентности применительно к пестицидам.
  7.  Как изменяется качество почв при ее обработке пестицидами?

Тест к главе 2

Вопросы

Код

Варианты ответа

1.

Какая группа пестицидов воздействует на бактериальные болезни растений?

1.1.

1.2.

1.3.

Инсектициды

Гербициды. Дефолианты

Фунгициды. Бактерициды

2.

Какие из синтезированных инсектицидов наиболее устойчивы к биодеградации?

2.1.

2.2.

2.3.

Фосфорорганические

Хлорорганические

Карбонатные

3.

Что собой представляют полихлорбифенилы?

3.1.

3.2.

3.3.

Производные диеновых гетероциклических водородов (ДДТ)

Хлорированные ароматические углеводороды

Хлорированные производные хлордиена (элдрин)

4.

Дайте объяснение понятию резистентность?

4.1.

4.2.

4.3.

Борьба с переносчиками болезни

Смена популяций в результате перехода к устойчивому штамму

Распространение новых вредных организмов.

5.

Какие процессы относятся к резистентным с общебиологических позиций?

5.1.

5.2.

5.3.

Генетические, физиологические, биохимические, связанные с перестройкой организма

Смена популяции от чувствительного штамма к устойчивому штамму

Повышенная устойчивость к действию определенных препаратов, сопровождаемая устойчивостью к соединениям других классов

6.

Как применение пестицидов влияет на качество почвы и происходящие в них процессы?

6.1.

6.2.

6.3.

Негативно, вызывая пролонгированное действие химических и химико-биологических процессов в почвах

Позитивно, повышая урожайность

Не оказывает никакого воздействия

7.

Какое количество полихлорбифенилов (ПХБ) содержится в почвах?

7.1.

7.2.

7.3.

0,001 – 0,1 кг/л

0,3 – 2,0 кг/л

0,03 – 1,2 кг/л

3. ХИМИЯ ПОЧВЫ И ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Почвой называется рыхлый поверхностный слой земной коры, который с течением времени претерпевает различные изменения.

На известной стадии развития человеческого общества почва стала объектом труда и средством производства, и с этого момента она отражает в своем развитии влияние человека.

Химические и химико-биологические процессы, происходящие в почве, весьма сложны. Они протекают по-разному в различных местах Земной поверхности в зависимости от климата, рельефа местности, состава микроорганизмов, населяющих почву, и от деятельности человека.

В настоящее время перед наукой о химии почв и процессов, происходящих в ней, стоит целый ряд серьезнейших проблем: увеличение содержания и воздействия химических элементов и микроэлементов, накапливающихся в процессе хозяйственной деятельности человека, и, как следствие, протекание химических и биохимических процессов.

  В связи с широкомасштабной хозяйственной деятельностью человека, очень острой и актуальной задачей в настоящее время является проблема сбросов и накапливания промышленных отходов, их утилизация и создание безотходных технологий производства.

3.1. Химический состав органических веществ

Химический состав органических веществ, поступающих в почву, весьма разнообразен. Общее количество органического вещества поступающего на поверхность почвы, составляет за год от 3 до 5 тонн на 1 гектар.

Вещества, входящие в почвенный состав, можно разделить по их химическим свойствам на шесть групп:

I группа.   Углеводы и органические кислоты

К ним относятся: глюкоза  С6Н12О6, пентоза С5Н10О5, винная С4Н6О6, лимонная С6Н8О7, щавелевая С2Н2О4 кислоты, различные аминокислоты: гликоль – СН22СООН, лизин (NН2)(СН2)4СНNН2СООН и др.

Все эти вещества растворимы в воде и поэтому легко вымываются из органических остатков при их разрушении и попадают в почву. В растворенном состоянии они под воздействием микроорганизмов, а некоторые химическим путем, легко подвергаются разложению.

II группа. Смолы, дубильные вещества, жиры, масла, воск

Эта группа органических веществ нерастворима в воде, но растворима в таких растворителях, как спирт и бензол. Все эти вещества представляют собой сложные химические соединения, многие из которых хорошо известны и часто используются в технике и производстве, например, при дублении кожи, варке мыла, изготовление свечей, в качестве пищевых продуктов или при их производстве и т.д.

По сравнению с сахарами, аминокислотами эти вещества в почвенных условиях труднее подвергаются химическому разложению и более устойчивы против действия на них микроорганизмов.

III группа. Целлюлоза (клетчатка) и гемицеллюлоза

Примером целлюлозы может служить обычная фильтровальная бумага.

Химический состав клетчатки довольно сложный и выражается формулой (С6Н10О5)n, где n предполагается равным от 5 до 10000. Кислоты и щелочи слабой концентрации на клетчатку не действуют, но, например, под действием 72%-ной серной кислоты, клетчатка осахаривается и переходит в глюкозу С6Н12О6.

Гемицелюлозы менее устойчивы и под воздействием слабых растворов кислот и щелочей обычно гидролизуются. Почвенные микроорганизмы, благодоря выделению ими особых, сложного состава веществ, называемых энзимами и ферментами легко разлагают клетчатку и гемицеллюлозу, образуя в качестве конечных продуктов углекислоту (СО2) , водород (Н2), метан (СН4).

IV группа. Лигнин

Лигнин – главная составная часть древесины. Лигнин представляет собой сложные органические соединения различного состава, в зависимости от того из каких растительных остатков он был выделен. Известно несколько формул строения его молекулы: приведем две из них.

Формула строения молекулы лигнина:

  1.  С40Н44О19 или С36Н28О11{(ОН)4(ОСН3)4}

  1.  С55Н54О18 или С52Н46О10 {(ОСН3)СООН(ОН)4СО}

Из всех составных частей растительных остатков, лигнин наиболее устойчив как против химических воздействий, так и против разложения под действием микроорганизмов почвы. В противоположность клетчатке лигнин не гидролизуется под действием кислот, но легче ее окисляется кислородом воздуха.

V группа. Протеины или белковые вещества

Протеины – сложные органические соединения, содержащие азот, не установленного еще молекулярного строения, имеющие большое значение в жизни растений и животных, так как они входят в состав живой протоплазмы клеток. Из числа протеинов можно выделить три группы – альбумины глобулины и проламины. К альбуминам относится белок куриных яиц, белок кровяной плазмы и пр.; к глобулинам относятся белки семян гороха и других бобовых, а также семена масличных растений, например – подсолнечника. Проламины содержатся в зерне пшеницы, ржи, кукурузы, а также входят в состав клейковины белков, составляющих основную массу хлеба. В состав протеинов входят обязательно азот в количестве от 15 до 19%,, сера – в количестве от 0,5 до 1%

VI группа.  Зольные вещества

Зольные вещества – это вещества, которые входят в состав золы растений, причем зольные вещества могут содержать разное количество натрия, железа и других элементов в количестве примерно 0,4% от веса всего остатка.

Таблица 1

Количественный состав различных групп веществ

(в % от сухого вещества)

№ п/п

Группы органических веществ

Количественное содержание органических остатков

1

Водорастворимые вещества:

сахара, органические кислоты

14,1 – 17,2

2

Жиры, смолы, дубильные вещества (растворимые в эфире)

1,8 – 2,7

3

Гемицеллюлозы

18,5 – 21,1

4

Целлюлоза (клетчатка)

13,8 – 38,6

5

Лигнин

10,8 – 30,3

6

Протеины

0,8 – 8,1

7

Зольные вещества: калий, фосфор, кальций и пр.

4,2 – 10,3

Таким образом, из 5-8 тонн сухого органического вещества, поступающего  за один год на один гектар почвы, по отдельным группам веществ приходятся следующие количества.

Таблица 2

Поступление различных групп органических веществ

за один год (в кг на 1 га почвы)

№ п/п

Органические вещества

Количество веществ в почве

1

Водорастворимые вещества:

сахара, органические кислоты

310 – 1400

2

Жиры, смолы, дубильные вещества (растворимые в эфире)

135 – 300

3

Гемицеллюлозы

420 – 1700

4

Целлюлоза (клетчатка)

700 – 3000

5

Лигнин

540 – 2400

6

Протеины

40 – 650

7

Зольные вещества: калий, фосфор, кальций и пр.

200 – 800

Вопросы для самоконтроля:

Что называется  почвой?

От каких факторов зависят химические и химико-биологические процессы, происходящие в почве?

Какие условия влияют на изменения природных биохимических циклов?

Охарактеризуйте проблемы процессов, происходящих в почве в результате хозяйственной деятельности человека.

Что является актуальной задачей в настоящее время в связи с широкомасштабной хозяйственной деятельностью человека?

Каково соотношение масс элементов, находящихся в составе примесей в почвах в настоящее время?

Каков химический состав органических веществ, поступающих в почву?

Сколько существует групп органических веществ, поступающих в почву?

Каково содержания остатков (в %-ах от сухого вещества) в разных группах органического вещества?

Каковы источники поступления масс органических веществ в почву?

3. 2.   Условия разложения органических веществ

Поступающие на поверхность почвы или в ее толщу органические вещества подвергаются разнообразным превращениям. Эти превращения совершаются в двух направлениях:

  1.  в направлении распада, разложения органических веществ на простые, большей частью минеральные соединения, такие как углекислота, вода, простые соли и пр.;
  2.  в направлении образования, синтеза новых органических соединений, например, плазмы микроорганизмов или особых органических соединений, так называемых «гуминовых веществ».

Оба этих процесса в почвенных условиях протекают не изолированно, а одновременно и сопряженно друг с другом. При этом необходимо отметить, что очень значительную роль в процессе разложения органических остатков играют микроорганизмы: грибы, актиномицеты, бактерии и т.д. Каждая группа микроорганизмов представлена в почве большим числом видов, различающаяся своим строением, химическим составом и т.д. По характеру вызываемых ими биохимических реакций микроорганизмы являются строго специфическими. Одни микроорганизмы питаются простыми веществами неорганического происхождения, другие сложными веществами органической природы; некоторые развиваются при свободном доступе кислорода (аэробы), другие в отсутствие кислорода (анаэробы). В условиях, благоприятных для развития, количество микроорганизмов достигает 1 млрд. в 1 т почвы, или 5-8 т живой массы на 1 га.

Для размножения почвенных микроорганизмов необходимо соблюдение определенных условий: во-первых, наличие в почве влаги; во-вторых, питательных веществ; в-третьих, наличие определенных температурных режимов. Необходимым условием развития микроорганизмов в почве является наличие в них определенных щелочно-кислотных и окислительно-восстановительных сред.

Неблагоприятные воздействия оказывают на развитие микроорганизмов различные отравляющие вещества: соли некоторых тяжелых металлов, таких например, как медь, ртуть и др., различные антисептики, а также продукты жизнедеятельности микроорганизмов, накапливающиеся в почве в больших количествах.

Например, дрожжи, вызывающие спиртовое брожение, погибают при содержании спирта, выделяемого продуктами их жизнедеятельности  в количестве 15-20%.

Биохимическое воздействие микроорганизмы осуществляют через особо выделяемые вещества сложного химического состава. Эти вещества, выполняющие роль катализаторов, получили название энзимы или ферменты.

Во многих случаях каталитическое действие ферментов проявляется обратимо, т.е. фермент ускоряет прямую реакцию разложения и обратную реакцию синтеза первоначального вещества из продуктов разложения (например, ферменты гидролиза).

В качестве примера можно привести гидролиз (разложение) клетчатки и крахмала, который происходит при участии гидролитических ферментов. Под действием подобных ферментов молекулы крахмала и клетчатки присоединяют воду и распадаются на более простые молекулы сахара.

6Н10О5)n + nН2О → nС6Н12О6

Бродильные ферменты вызывают реакции спиртового, молочнокислого и маслянокислого брожения.

Как уже было сказано выше, на характер разложения остатков оказывают большое влияние окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия среды. На основании этого условия, академиком Вильямсом предложено различать три процесса разложения органических веществ в почве:

  1.  анаэробный,
  2.  аэробный (бактериальный),
  3.  грибной.

Эти три процесса разложения органической массы (отходов), происходящие с участием различных микроорганизмов приводят к различным продуктам разложения, в условиях доступа кислорода (аэробный процесс), в условиях недостатка кислорода (анаэробный процесс) или при участии почвенных микроорганизмов - бактерий (грибной процесс) в условиях более кислой реакции среды.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Сколько существует направлений по образованию органических веществ в почве?
  2.  Как можно охарактеризовать процессы превращения органических веществ в почве?
  3.  Какие микроорганизмы играют значительную роль в процессе разложения органических остатков?
  4.  Какие микроорганизмы относятся к аэробным?
  5.  Какие микроорганизмы относятся к анаэробам?
  6.  Какие условия должны соблюдаться при размножении почвенных организмов?
  7.  Какие вещества оказывают подавляющее (угнетающее) воздействие на развитие микроорганизмов?
  8.  Какие условия среды должны соблюдаться при разложении органических остатков?
  9.  Как называются процессы разложении органических веществ в почве и по каким признакам эти процессы различаются?

3.3. Биохимическое разложение органических веществ (остатков)

1. Процессы разложения сахаров, клетчатки, крахмала, целлюлозы и других безазотистых веществ

Разложение глюкозы происходит в зависимости от щелочно-кислотных и окислительно-восстановительных условий и от участия в процессе разложения определенных микроорганизмов. При окислительно-восстановительных условиях разложение глюкозы приводит к образованию уксусной и щавелевой кислот, углекислого газа и воды, при анаэробных условиях – к образованию масляной кислоты, водорода, метана и воды.

Разложение клетчатки в анаэробных условиях происходит с образованием метана и  газообразного водорода. При метановом брожении образуется масляная кислота, углекислота и метан, а при водородном брожении вместо метана – водород.

В аэробных условиях разложение клетчатки происходит с образованием конечных продуктов воды, углекислоты и некоторых органических кислот.

Таким образом, биохимические реакции разложения сахаров, крахмала и клетчатки сопровождаются усиленным разложением бактерий и других микроорганизмов.

Следовательно, распад, минерализация перечисленных углеводов сопровождается одновременно синтезом, т.е. новообразованием сложных органических веществ, большей частью белкового характера. Вещества, поступающие в почву, присоединяются к белковым веществам растительного и животного происхождения. Происходящий подобным образом синтез 1г белковых веществ сопровождается разложением, минерализацией примерно 10г углеводов или других безазотистых веществ.

2. Разложение жиров и смол

Жиры, так же как и смолы, подвергаются процессам разложения при участии микроорганизмов и накопления их в почве не происходит. Под влиянием энзима липазы, жиры гидролизуются и распадаются при этом на глицерин, олеиновую, пальмитиновую и стеариновую кислоты.

Получающийся при этом глицерин легко подвергается в почве окислению при участии ряда микроорганизмов и разлагается до углекислоты и воды. Жирные кислоты – более устойчивый продукт, поэтому часть жирных кислот в результате превращений в почве, особенно в анаэробных условиях, образуют более сложные кислоты.

Воск и смолы представляют собой весьма устойчивые в почве вещества, которые значительно труднее, по сравнению с жирами, поддаются воздействию микроорганизмов.

В аэробных условиях, при свободном доступе кислорода, они окисляются до конечных продуктов – углекислоты и воды. При анаэробных условиях воск почти не изменяется, а смолы подвергаются полимеризации (т.е. уплотнению молекул), а также частичному восстановлению до углерода.

Смесь воска, измененных смол и продуктов превращения жирных кислот называется битумами.

3. Разложение лигнина

Сложность и различия в составе лигнина, трудность выделения из остатков, очень затрудняет изучение процессов его разложения. Лигнин отличается высокой стойкостью при воздействии на него различных микроорганизмов, хотя в настоящее время доказано, что некоторые грибы разрушают лигнин легче, чем целлюлозу.

Одновременно с медленным разрушением лигнина в направлении его минерализации совершается его превращение в гуминовые вещества сложного состава, растворимые в щелочах. Эти вещества еще более стойки для процессов разложения, чем лигнин, и поэтому часто накапливаются в почве, в больших количествах. Процесс  их образования называется гумификацией.

4. Разложение белковых веществ

  Разложение белковых веществ происходит в несколько этапов.

Первым этапом разложения белков является гидролиз. Гидролиз белков (расщепление с присоединением молекул воды) происходит под влиянием протеолитических ферментов, выделяемых почвенными микроорганизмами. Под влиянием одних ферментов, гидролиз заканчивается получением сложных, содержащих азот продуктов – альбумоз и пептоз; под влиянием других ферментов гидролиз белков, а также альбумоз и пептоз проходит до конца, т.е. до образования аминокислот.

Аминокислоты в большинстве случаев легко растворимы в воде и в почвенных условиях, под влиянием микроорганизмов распадаются с образованием аммиака. Подобный распад получил название аммонификации, а микроорганизмы, вызывающие этот процесс, аммонификаторами. Процессы аммонификации часто сопровождаются образованием, кроме аммиака, ряда продуктов, имеющих зловонный запах, например, индола С8Н7N и др.

В качестве примера реакции аммонификации можно привести уравнения реакции для гликоля – аминокислоты наиболее простого молекулярного строения.

  1.  СН2NН2СООН + О2 → НСООН + СО2 + NН3 

         гликоль                    муравьиная

                                             кислота

  1.  СН2NH2COOH + H2O → CH3OH + CO2 + NH3

               гликоль                      метиловый

                                                 спирт

  1.  CH2NH2COOH + H2CH3COOH + NH3

         гликоль                       уксусная

                                              кислота

В результате аммонификации образуется различные органические кислоты, спирты, углекислота и аммиак. Органические кислоты и спирты подвергаются дальнейшему разложению до получения простейших минеральных соединений – СО2, Н2О, Н2, СН4 – путем реакций брожения.

Таким образом, при разложении протеинов происходит постепенное уменьшение в продуктах разложения углерода, водорода и кислорода, выделяющихся в виде углекислого газа, воды, водорода и метана, т.е. уменьшается количество безазотистых веществ.

5. Зольные вещества

При минерализации органических остатков, входящие в состав их зольные вещества: калий, натрий, магний, кальций освобождаются и поступают в почву в виде соединений, легко растворимых в воде, в виде углекислых, азотнокислых, фосфорнокислых и других солей. При неполном разложении органических остатков, часть фосфора поступает в почву в виде органических соединений, например, фитина и др.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Назовите условия процесса разложения в почве сахаров?
  2.  Каковы условия процесса разложения в почве клетчатки, крахмала и безазотистых веществ?
  3.  Как происходит процесс разложения в почве жиров и смол?
  4.  Назовите условия протекания процесса разложения в почве лигнина?
  5.  Как осуществляется процесс разложения в почве протеинов и аминокислот?
  6.  Что такое процесс аммонификации? В чем он заключается?
  7.  Приведите пример реакции аммонификации. Какие конечные продукты образуются в результате реакции?
  8.  Изложите представления об условиях разложения органических веществ в почвах?
  9.  Каков механизм действия катализаторов ферментов в почвах?
  10.  Что такое зольные вещества и в виде каких соединений они поступают в почву?

3.4.   Превращение азота в почве

Азот поступает в почву из воздуха и при разложении органических остатков.

Молекулярный азот – один из самых инертных газов и при обычных условиях не образует никаких соединений с другими элементами. Но в соединениях с другими веществами азот является одним из самых активных элементов.

Поэтому реакция превращения молекулярного свободного азота в разные соединения вызывает особый интерес и известна под названием реакции фиксации или связывания свободного азота.

Большие количества атмосферного азота (общий запас азота в воздухе составляет более 4.000 млрд. тонн), связываются в толще почвы микробиологическим путем с помощью микроорганизмов – азотфиксаторов: аэробных и анаэробных бактерий. Азотфиксаторы усваивают азот из его растворимых в воде соединений.

Значительно большие количества минерального азота образуются при попадании в почву органических остатков и их дальнейшем разложении. В результате процессов аммонификации, происходит освобождение азота и его поступление в почву в виде аммиака и солей аммония.

Бактерии, потребители аммиачных солей в почве называются нитрификаторами.

Одна группа нитрификаторов окисляет аммиак до нитритов:

2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O

Другая группа нитрификаторов окисляет нитриты в нитраты:

2HNO2 + O2 →2HNO3

Нитриты очень редко только при особых окислительно-восстановительных условиях могут быть обнаружены в заметных количествах в почве. Обычно они при участии тех же бактерий быстро окисляются в нитраты, составляющие важные соединения азота для питания растений в почве.

Наряду с процессами нитрификации одновременно в почве идут процессы денитрификации, то есть процессы восстановления нитратов. Денитрификация происходит при участии обширной группы микроорганизмов – например, кишечной палочки.

Денитрификаторы отнимают кислород у нитратов в почве, восстанавливая их до свободного молекулярного азота:

2HNO3 → H2O + N2 + 2O2

Таким образом, в почве азот претерпевает ряд сложных превращений, связанных с жизнедеятельностью микроорганизмов – в виде процессов аммонификации, нитрификации и денитрификации. К этим превращениям азота следует добавить процессы синтеза, при которых азот аммиака, нитратов и аминокислот идет на построение сложных соединений белкового характера, входящих в состав плазмы живых клеток.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Изложите представление о нахождении азота в почве и его поступлении в почву?
  2.  Как называются микроорганизмы, участвующие в связывание свободного азота, поступающего в почву и условия протекания реакции?
  3.  Приведите условия протекания реакций?
  4.  Изложите представления о процессе нитрификации и денитрификации азота и объясните разницу между ними?
  5.  Объясните механизм процесса денитрификации на примере разложения нитратов?

Тест к главе 3

Вопросы

Код

Варианты ответа

1.

Укажите на сколько групп по химическим свойствам подразделяются вещества, входящие в состав почв?

1.1.

1.2.

1.3.

Семь групп

Шесть групп

Двенадцать групп

2.

Какие микроорганизмы играют значительную роль в процессе разложения органических остатков?

2.1.

2.2.

2.3.

Лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза

Органические кислоты, дубильные вещества

Грибы, актиномицеты, бактерии

3.

Назовите процесс разложения органических веществ в почве в условиях недостатка кислорода?

3.1.

3.2.

3.3.

Аэробный процесс

Процесс ферментации

Анаэробный процесс

4.

Какие условия определяют получение конечного продукта при разложении органических веществ: сахаров, клетчатки, крахмала и без азотистых веществ

4.1.

4.2.

4.3.

Участие в процессе разложения определенных микроорганизмов при условии щелоче-кислотных и окислительно-восстановительных сред

Анаэробный процесс

Аэробный процесс

5.

Как называется процесс образования и накопления гуминовых веществ?

5.1.

5.2.

5.3.

Процесс минерализации

Процесс полимерилизации

Процесс гумификации

6.

Приведите пример реакции аммонификации для гликоля аминокислоты с получением уксусной кислоты и аммиака.

6.1.

6.2.

6.3.

СН2NН2СООН + О2 → НСООН + СО2 + NН3 

СН2NH2COOH + H2O → CH3OH + CO2 + NH3

CH2NH2COOH + H2 → CH3COOH + NH3

                        

7.

С помощью каких микроорганизмов происходит связывание в почве атмосферного азота.

7.1.

7.2.

7.3.

Азотфиксаторы

Нитрификаторы

Денитрификаторы

  1.  ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТХОДОВ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Негативное воздействие промышленности выражается в воздействии на конкретные части природы и на биосферу в целом отходов от процессов добычи и переработки природных ресурсов. Отходы производства и потребления являются источниками антропогенного загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе и возникают как неизбежный результат потребительского отношения и непозволительно низкого коэффициента использования ресурсов. Например, в бывшем СССР в год, цветная металлургия потребляла около 2 млрд. т. горных пород, а товарная продукция составляла 1%. В Российской Федерации переходят в отходы 90 - 95 % всего горных пород  или от 80 млрд. т. до 120 млрд. т., из них более миллиарда токсичных веществ и являющихся важными источниками экологических эксцессов с ежегодным приростом 10 млрд. т. или 9-10%. Ежегодно площади, занимаемые отходами, увеличиваются на 250 тыс. га. Основными поставщиками отходов являются горнодобывающая, химическая, металлургическая, топливно-энергетическая, сельскохозяйственная и пищевая отрасли.

4.1. Основные понятия отходов

Отходами называются продукты деятельности человека в промышленности, не используемые непосредственно в местах своего образования и которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства или в ходе регенерации.

Отходами производства, вообще, и, в частности, пищевых производств, являются остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные физические свойства.

Отходами производства также могут считаться продукты, образовавшиеся в результате механической и физико-химической переработки сырья, получение которых не является целью данного производства, отходы потребления — непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению.

По возможности использования, различаются утилизируемые и не утилизируемые отходы. Для первых существует технологии переработки и вовлечения в хозяйственный оборот, для вторых – технологии использования, к сожалению, в настоящее время отсутствуют.

Промышленные отходы зачастую являются химически неоднородными, сложными поликомпонентными смесями веществ, обладающими различными химико-физическими свойствами, представляют токсическую, химическую, биологическую, коррозионную, огне- и взрывоопасность. Существует классификация отходов по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования. В нашей стране вредные вещества характеризуется по четырем классам опасности, от чего зависят затраты на переработку или захоронение.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Дайте общую характеристику отходов промышленности?
  2.  Приведите основные понятия и определения отходов?
  3.  Что входит в понятие отходов вообще?
  4.  Что входит в понятие отходов в отраслях пищевой промышленности?
  5.  Что такое утилизированные и не утилизированные отходы?
  6.  Охарактеризуйте возможность их использования?

4.2. Классификация промышленных отходов

4.2.1. К чрезвычайно опасным отходам, относятся отходы содержащие ртуть и ее соединения, в том числе сулему (HgCl2), хромовокислый и цианистый калий, соединения сурьмы, в том числе SbCl3 - треххлорную сурьму, бензапирен и др.

Токсичность соединений ртути (Hg) заключается во вредном воздействии катиона Hg2+. В организм ртуть попадает, как правило, в неионной форме. Ртуть вступает в соединение с белковыми молекулами в крови, в результате чего образуются прочные или не очень комплексные соединения - металлопротеиды. При этом страдают тиоловые энзимы и в организме возникают глубокие нарушения функций центральной нервной системы, что приводит к инертности корковых процессов в мозге.

Воздействие соединений ртути при остром отравлении у животных проявляется в потере аппетита, жажде, общей слабости, возникновении катаракты на слизистой глаз, возможны судороги и внезапная смерть при поражении двигательных узлов сердца и спинного мозга. У выживших через 1 – 2 часа происходит поражение желудочно-кишечного тракта, через 5 суток – поражение почек, перерождение клеток печени.

У человека при отравлении сулемой и другими солями ртути - головные боли, поражение десен, стоматит, набухание лимфатических и слюнных желез, иногда повышенная температура. В тяжелых случаях некроз почек и через 5-6 дней смерть. В достаточно легких случаях - потеря аппетита, тошнота, рвота (иногда с кровью), язва желудка и двенадцатиперстной кишки. При хроническом отравлении у людей и животных поражается нервная система (резкая переменчивость активности), изменения в клетках коры больших полушарий мозга, ствола спинного мозга, периферийных нервах. Среди людей, больных туберкулезом, при поражении солями ртути наблюдается высокая смертность.

Общее воздействие на организм цианида калия (KCN) и других солей синильной кислоты (HCN) вызывает нарушение дыхания, резкое понижение способностей тканей потреблять доставляемый кислород. При хроническом отравлении возможно нарушение продуцирования гормона щитовидной железы, тяжелое поражение дыхательных путей, головная боль, похудение, нарушение потенции и либидо, развитие анемии, лейкопения, поражение почек, ухудшение зрения и слуха, на коже образуется хроническая экзема. Смертельная доза KCN для человека — 0.12 г, иногда переносятся большие дозы, замедление действия возможно при заполнении желудка пищей.

Соединения сурьмы (Sb) вызывают раздражения слизистых дыхательных путей и пищеварительного тракта, кожи. При хроническом отравлении данные вещества способны вызывать нарушение обмена веществ, негативно влияющие на нервную систему и сердце. При гидролизе соединений хлорида сурьмы (SbCl3)с водой в организме образуется соляная кислота (HCl), приводящая с острому воспалению легких и дыхательных путей и опасному воздействию на пищеварительную систему. SbCl3 раздражает глаза, вызывает тошноту, рвоту, при попадании в желудок, мышечную слабость, в результате - судороги, сердечная слабость, коллапс, смерть.

Бензапирен (1,2-бензапирен) сильное канцерогенное вещество, получаемое при производстве каменноугольной смолы (содержание 0.001-1%), каменноугольного пека (1.5-2%), сланцевой смолы (до 0.2 %), сланцевых масел, - содержится в сырой нефти, нефтепродуктах, древесном дыме, продуктах пиролиза древесины и торфа. 1,2-бензпирен обладает канцерогенной активностью в отношении человека и животных. Возможно развитие раковых опухолей самых различных органов: легких, желудка, и многих других. Действие канцерогенов на организм происходит при его взаимодействии с элементами клетки. Существуют гипотезы, что такие соединения не играют самостоятельной роли, а только создают условия для онкогенных вирусов.

ПДК бензапирена в атмосферном воздухе составляет 0.01 мкг/м3 .

4.2.2. К высоко-опасным  отходам относятся соединения, содержащие хлораты меди, сульфаты меди, щавелевокислую медь, оксиды трехвалентной сурьмы, соединения свинца.

Свинецb) - яд, действующий на все живое, в особенности на нервную систему, кровь, сосуды; в меньшей степени действует на эндокринную и пищеварительную системы. Активно влияет на синтез белка, энергетический баланс клетки и ее генного аппарата, возможно денатуративное действие, подавление ферментативных процессов, выработка неполноценных эритроцитов из-за поражения кроветворных органов, нарушение обмена веществ.

Медь (Cu) содержится в организме главным образом в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в кроветворении. Во вредном действии избытка меди решающую роль, по-видимому, играет реакция катиона Сu2+ с SH-группами ферментов (фриден), реакция соединения меди с белками тканей верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. С колебаниями содержания Cu в сыворотке и коже связано появление депигментации кожи. Токсичность хлорида меди СuСl2 проявляется как действие катиона меди Сu2+ и образующейся в организме соляной кислотой (HCl).

Попадание в желудок животных солей сульфата меди (CuSO4) вызывает анемию, язву желудка, изменения в печени, кровоизлияние в почках, смерть. При вдыхании поражение верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, поражение центральной нервной системы.

У людей попадание сульфата меди или ацетата меди Сu(СH3СОО)2 в желудок вызывает тошноту, болевые ощущения в желудочно-кишечном тракте,  анемия, при почечной недостаточности – смерть. При хронической интоксикации медью или ее солями – функциональное расстройство нервной системы, нарушение функции печени и почек.

4.2.3. К умеренно-опасным отходам относятся отходы, содержащие оксиды свинца (РbО, РbО2), хлорид никеля (NiCl2), четыреххлористый углерод (ССl4).

При остром отравлении хлоридом никеля (NiCl2) возникает возбуждение, угнетение, покраснение слизистых оболочек и кожи. Длительное воздействие вызывает снижение числа эритроцитов.

4.2.4. К малоопасным отходам относятся отходы, содержащие сульфат магния (MgSO4), фосфаты, соединения цинка, отходы обогащения полезных ископаемых флотационным способом с применением аминов.

Магний способствует изменениям содержания SH-групп во внутренних органах, нарушению нуклеинового обмена. У людей поражается носовая полость, выпадают волосы. Действие собственно сульфата магния (MgSО4) на кожу приводит к дерматологическим заболеваниям.

Фосфаты – это смеси различных веществ, которые содержат полностью или частично, соединения фосфора; многие из них применяются в качестве удобрений. Поскольку анион фосфорной кислоты является физиологическим, общее токсическое действие ее солей возможно лишь при весьма высоких дозах.

Попадание пыли фосфатов в организм развивает пневмосклероз, сокращение бронхов и кровеносных сосудов. Токсичность многих фосфоритов зависит от примеси фтора. Наиболее ядовита нитрофоска — смесь моно- и диаммония фосфатов c нитратом калия KNO3.

При контакте с фосфатами у человека могут развиваться дерматиты: сыпь, жжение и зуд, отек кожи лица - жжение в глазах, слезоточивость, выпадение радужной оболочки, хотя быстро отходящие. Течение в целом благоприятное, но при осложнениях возможно развитие пневмонии, бронхита.

Хлорид цинка (ZnCl2) используется для консервирования древесины и в целлюлозно-бумажной промышленности. У человека поражаются дыхательные пути, иногда желудочно-кишечный тракт, реже возникает язва желудка.

ПДК хлорида цинка - 1 мг/м3.

Сульфат цинка или цинковый купорос (ZnSО4·7Н2О) – раздражитель дыхательных  путей  животных,  желудочно-кишечного  тракта.  Вызывает малокровие, задержку роста. У человека может развиться повышенная заболеваемость органов дыхания, пищеварения, кровообращения, кожи.

Принадлежность к группам определяется по классификатору промышленных отходов, расчетным путем, если известны гигиенические параметры вещества (например, ПДК) и экспериментальным путем.

4.2.5. Виды отходов

Отходы всех классов делятся на твердые, пастообразные, жидкие, пылевидные или газообразные.

Твердые отходы: пришедшая в негодность тара из металлов, дерева, картона, пластмасс,  обтирочные материалы, отработанные фильтроматериалы, обрезки полимерных труб,  кабельной продукции.

Пастообразные: шламы, смолы, осадки с фильтров и отстойников от очистки емкостей теплообменников.

Жидкие: сточные воды, содержащие органические и неорганические примеси, не  подлежащие  приему  на биоочистку ввиду их высокой токсичности.

Пылевидные (газообразные): сдувки от дыхательных трубок емкостного оборудования, выбросы из участков обезжиривания, окраски продукции.

По химической устойчивости отходы подразделяются на: взрывоопасные, самовозгорающиеся,   разлагающиеся с выделением ядовитых газов, устойчивые. По происхождению: органические, неорганические и смешанные. Отходы могут быть растворимые и нерастворимые в воде

В промышленно развитых странах доля расходов на реализацию экологичных способов производства от стоимости конечной продукции 30–50%. К сожалению, в нашей стране экономика промышленного производства до сих пор недостаточно учитывает или не учитывает совсем убытки от деградации природной среды, себестоимость продукции определяется без учета стоимости природы.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Приведите классификацию промышленных отходов?
  2.  Что собой представляют чрезвычайно-опасные отходы. Дайте их характеристику и рассмотрите интенсивность воздействия на человека?
  3.  Что собой представляют высоко-опасные отходы. Дайте их характеристику?
  4.  Что собой представляют умеренно-опасные отходы. Дайте их характеристику?
  5.  Что собой представляют малоопасные отходы. Дайте их характеристику?
  6.  Перечислите основные виды отходов и укажите, как они подразделяются по классификационному признаку?
  7.  Перечислите, какие вещества относятся к чрезвычайно опасным, высоко опасным, умеренно опасным и малоопасным отходам

4.3. Характеристика некоторых химических соединений

Оксид углерода (СО). Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. В пищевой промышленности ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы, способствующим повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта.

Сернистый ангидрид (SО2). Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса.

Серный ангидрид (SО3). Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений,  произрастающих  на  расстоянии  менее 1 км  от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

Сероводород и сероуглерод (H2S, CS2). Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие предприятия, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Оксиды азота (N2O, NO, NO2). Основными  источниками  выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.  Количество оксидов азота,  поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

Соединения фтора (HF, NaF, CaF2). Источниками загрязнения являются предприятия  по  производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

Соединения хлора (HCl, CaCl2). Поступают в атмосферу от химических предприятий,   производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические   красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекул хлора и паров  соляной   кислоты. Токсичность  хлора   определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т передельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Приведите примеры некоторых химических соединений?
  2.  Дайте характеристику их физико-химических свойств.
  3.  Объясните сущность воздействия химических соединений на человека и окружающую среду?
  4.  Назовите источники загрязнения окружающей среды.

Тест к главе 4

Вопрос

Код

Варианты

1.

Какую продукцию можно отнести к отходам производства?

1.1.

1.2.

1.3.

Остатки материалов, сырье, полуфабрикаты, утратившие частично или полностью полезные физические свойства

Сырье, материалы, полуфабрикаты, используемые в технологическом процессе приготовления продукции на производстве

Продукты, образовавшиеся в результате механической и физической переработке сырья, не пригодные для дальнейшего использования по прямому назначению

2.

К каком классу опасности по степени воздействию можно отнести отходы, содержащие ртуть, соли синильной кислоты, бензапирен?

2.1.

2.2.

2.3.

Высоко-опасные отходы

Чрезвычайно-опасные отходы

Умеренно-опасные отходы

3.

К какому классу опасности по степени воздействия можно отнести отходы содержащие медь, свинец, их соли?

3.1.

3.2.

3.3.

Умеренно-опасные отходы

Малоопасные отходы

Высоко-опасные отходы

4.

К какому классу опасности по степени воздействия можно отнести отходы содержащие сульфат магния, соединение цинка, фосфаты?

4.1.

4.2.

4.3.

Чрезвычайно-опасные отходы

Умеренно-опасные отходы

Малоопасные отходы

5.

К какому классу опасности по степени воздействия можно отнести отходы содержащие оксиды свинца, четыреххлористый углерод?

5.1.

5.2.

5.3.

Умеренно-опасные отходы

Высоко-опасные отходы

Чрезвычайно-опасные отходы

6.

Как можно классифицировать отходы по химической устойчивости?

6.1.

6.2.

6.3.

Взрывоопасные, самовозгорающиеся отходы

Отходы, разлагающиеся с выделением ядовитых газов

Химически устойчивые отходы

7.

Как отходы характеризуются по происхождению?

7.1.

7.2.

7.3.

Твердые, пастообразные, жидкие, пылевидные отходы

Органические, неорганические, смешанные отходы

Растворимые и нерастворимые отходы

5. МЕТОДЫ ХРАНЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Тема захоронения и переработки отходов в настоящее время является острой проблемой современности.

Без вмешательства человека природные экологические системы (леса, озера, болота) могут существовать долгое время, не претерпевая существенных необратимых изменений. Стабильность обеспечивается тем, что в них постоянно идет круговорот органических веществ, когда отходы жизнедеятельности одних организмов являются пищей для других, а численность различных организмов сбалансирована и приблизительно постоянна. Развитие человеческой цивилизации должно соответствовать тем же правилам.

Чем развитее страна, тем с большей неизбежностью она встает перед необходимостью сокращать количество твердых отходов, превращая их в полезную продукцию. Но при всем этом свалки угрожающе растут, заставляя решать ученых, специалистов и политиков эти проблемы комплексно.

Свалка – это сложная экологическая система, которая формируется из твердых отходов (ТО) различной природы и происхождения при их взаимодействии с атмосферными осадками. Вследствие разнообразия поступающих сюда ТО, она характеризуется большой неоднородностью и высоким содержанием органических веществ. Но чем дольше длится процесс разложения, тем больший вред наносится окружающей среде и человеку.

Неразложившиеся отходы обнаруживаются даже спустя десятилетия после захоронения. Чтобы решить эту задачу, необходимо вникнуть в химическую сущность процесса.

Биохимические превращения органического вещества определяются наличием или отсутствием кислорода. Если кислорода достаточно, отходы достаточно быстро превращаются в углекислый газ и биомассу микроорганизмов. Но аэробные (кислородные) условия существуют продолжительное время лишь в верхнем слое свалки. Потом в более глубоких слоях наступает медленная анаэробная (безкислородная) фаза разложения органического вещества, первоначальная стадия которого – гидролиз биополимеров (углеводов, белков и жиров). В результате процессов разложения образуются органические кислоты (например, уксусная), а они потребляются особыми, метаногенными микроорганизмами, которые образуют биогаз – смесь углекислого газа и метана.

Если процесс образования органических кислот опережает процесс их разложения, то химическая среда свалки становится кислой. При этом бактерии, разлагающие отходы, погибают. В таком состоянии свалки являются долговременными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод. Метан поступает в атмосферу и это способствует глобальному потеплению климата.

При разработке новых ресурсосберегающих и экологичных технологических процессов, необходимо обезвреживание отходов на стадии вывода из технологического процесса, но при современном развитии науки и техники невозможно исключить образование не утилизируемых, не подлежащих сжиганию, не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно захоронение отходов такого рода в специально создаваемых для этого хранилищах, где можно будет хоронить промышленные отходы для их использования в будущем.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Охарактеризуйте актуальность проблемы хранения и утилизации отходов.
  2.  Что такое свалка в современном понимании?
  3.  Дайте характеристику процессам разложения и определите их влияние на окружающую среду.
  4.  Какие биохимические превращения осуществляются в процессе разложения органических веществ?
  5.  Что такое биогаз?
  6.  При каких условиях разложения отходов свалки являются долговременными источниками загрязнения окружающей среды?
  7.  Какие условия обработки и захоронения отходов необходимо применять при разработке ресурсосберегающих и экологичных технологических проектов?

5.1. Использование хранилищ промышленных отходов

Для захоронения отходов промышленности целесообразно использовать резервуары в геологических формациях: гранит, вулканические породы, туфы, базальты, соляные толщи, гипс, ангидрит, доломит, глина, гнейсы. Такого рода хранилища могут существовать как самостоятельно, так и совместно с горнодобывающими предприятиями на его шахтном поле.

В течение последних 70-ти лет наша страна была и остается в настоящее время крупнейшим поставщиком разнообразных полезных ископаемых, при добыче которых образуются порядка нескольких миллиардов м3 пустот, непогашенных или постепенно погашаемых выработанных пространств, пригодных в большей или меньшей степени для захоронения промышленных отходов, в том числе радиоактивных.

При размещении отходов необходимо соблюдать ряд определенных условий и ограничений:

  1.  Водонепроницаемость толщ и наличие над и под ними обильных водоносных толщ;
  2.  Полное исключение возникновения деформаций, способных сделать толщу водопроводящей (сдвиг под действием собственной массы, динамические нагрузки, вызванные землетрясениями, газодинамическими явлениями, наземными взрывами и т.п.);
  3.  Размещение вдали от населенных пунктов, территорий возможных появлений наводнений, селей, прорыва дамб и плотин, оседание земной поверхности в результате горных работ;
  4.  Наличие способов и средств, позволяющих при необходимости оперативно и с полной гарантией навечно перекрыть выработки, через которые отходы будут подаваться в выработанные пространства.

Подземное захоронение отходов может осуществляться на различных глубинах и гидродинамических зонах литосферы.

Согласно этому хранилища подразделяются на:

  •  Неглубокие - в зоне аэрации и активного водообмена;
    •  Среднеглубокие - ниже зоны активного водообмена, в пределах пластовых температур 50 - 70° С;
    •  Глубокие — на глубине свыше 2000 м.

Необходим учет мощности зоны аэрации и фильтрационные свойства пород, интенсивность экзогенных геологических процессов (карст, эрозия, оползень и др.), влияющих на герметичность хранилищ.

Существуют предложения по нетрадиционным способам создания подземных емкостей посредством энергии камуфлетного взрыва и ядерного взрыва.

Говоря о захоронении токсичных отходов необходимо помнить, что хранилище токсичных промышленных отходов – сложная геотехническая система, составными элементами которой являются компоненты геологической среды (массив горных пород, подземные воды) и наземно-подземные инженерные сооружения (выработки, скважины, коммуникации).

5.2. Хранение взрывоопасных отходов

Хранение взрывоопасных отходов, представляющих некоторую ценность в будущем после создания технологий их переработки и использования, наиболее целесообразно в подземных хранилищах с повышенными мерами безопасности и возможной флегматизацией. Уничтожение взрывоопасных отходов связано со значительными затратами на обеспечение безопасности процесса. Требования к размещению хранилищ взрывоопасных отходов аналогичны общим защитным мероприятиям для хранения промышленных отходов. Воздействиями, инициирующими возможный их взрыв, являются механические удары, трение, высокие температуры, электрическая искра или блуждающие токи, химическая реакция между компонентами, близкий взрыв. Для предотвращения негативных последствий захоронения взрывоопасных отходов, помимо общих требований для изоляции промышленных отходов из биосферы, необходимо:

  1.  помещение взрывоопасных отходов в тару для предохранения от всех видов инициирующих воздействий;
  2.  достаточное удаление от системы ЛЭП;
  3.  использование качественной электропроводки для освещения подсобных
    помещений;
  4.  предохранение от нежелательных химических реакций, в том числе путем низкой температуры хранения и уже упомянутой флегматизации;
  5.  безопасные транспортировка, погрузка-разгрузка взрывоопасных отходов;
  6.  достаточное удаление от населенных пунктов систем водоснабжения и объектов пищевой промышленности.

5.2.2   Взрывоопасные вещества и смеси

К взрывоопасным отходам относятся следующие:

-   соли тяжелых металлов (СТМ) гремучей кислоты - фульминаты;

- СТМ и органические производные азотоводородной кислоты - азиды,
циниануразиды;

-  СТМ   ароматических  оксинитросоединений       пикраты,   стивриаты
(нитрорезорцинаты);

-   производные 5-членного гетероциклического соединения тетразола;

-  некоторые     производные     азотоводорода     тетразена,     например
гунилнитрозоамингуанилтетразен;

- производные аминов ароматического ряда, соли диазопроизводных
диазооксы, хинодизаиды;

-  органические перекиси:

-  ацетилениды некоторых тяжелых металлов;

-  динитробензофуроксены тяжелых металлов;

-  нитросоединения - тротил, тетрил, гексоген;

-  нитроэфиры - тиланин, нитроглицерин и др.;

-  нитропарафины - нитрометан;

-  гидраты гликолей - этиленгликоль;

-  хлораты и перхлораты щелочных металлов;

-  нитраты целлюлозы, некоторых металлов и газов;

-  смеси горючих элементов с окислителями;

-  газо-воздушные смеси горючих летучих веществ.

5.2.3  Наземные полигоны

Наземные полигоны для хранения промышленных отходов являются и должны использоваться в качестве временных, промежуточных пунктов на пути в хранилища. Согласно действующим положениям по проектированию и созданию наземных полигонов их размещение запрещено:

  •  Вблизи месторождений пресных подземных вод и их водо-охранных зон;
  •  Вблизи месторождений минеральных лечебных и промышленных вод;
  •  На территории зон охраны курортов
  •  На территории заповедников
  •  В пределах селитебных и рекреационных зон населенных пунктов.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Что представляет собой методы хранения промышленных отходов?
  2.  Изложите условия размещения и хранения промышленных отходов?
  3.  Как подразделяются хранилища для промышленных отходов при их изоляции?
  4.  Каковы требования к размещению хранилищ для взрывоопасных отходов?
  5.  При каких условиях может инициироваться возможность взрыва?
  6.  Каковы условия хранения взрывоопасных отходов?
  7.  Какие отходы можно отнести к взрывоопасным?
  8.  Что такое наземные полигоны (НП)?
  9.  Какие ограничения существуют по размещению наземных полигонов?

Тест к главе 5

Вопрос

Код

Варианты ответа

1.

Наличие какого вещества определяет биохимические превращения органических веществ при хранении отходов?

1.1.

1.2.

1.3.

Кислород

Метан

Углекислый газ

2.

При соблюдении каких условий разложения отходы превращаются в углекислый газ и биомассу микроорганизмов?

2.1.

2.2.

2.3.

Анаэробные (бескислородные) условия разложения

Процесс гидролиза биополимеров

Аэробные (кислородные) условия разложения

3.

Какие продукты разложения отходов способствуют быстрому закислению почв?

3.1.

3.2.

3.3.

Органические кислоты

Образование микроорганизмов и выделение CO2

Биогаз

4.

Каким принципом  необходимо руководствоваться при выборе хранилища для подземного захоронения отходов?

4.1.

4.2.

4.3.

Захоронение должно осуществляться на различных глубинах и гидродинамических зонах литосферы

Захоронение должно осуществляться с учетом мощности зоны аэрации, фильтрационных свойств пород и интенсивности геологических процессов

Захоронение должно осуществляться с учетом наземно-подземных инженерных сооружений и компонентов геологической среды

5.

При подземном захоронении токсичных отходов какие хранилища предпочтительнее?

5.1.

5.2.

5.3.

Неглубокие – в зоне аэрации и активного водообмена

Средне-глубокие – ниже зоны активного водообмена, в пределах пластовых температур 50-700С

Глубокие – на глубине свыше 2000 метров

6.

Какие требования предъявляются к размещению хранилищ взрывоопасных отходов?

6.1.

6.2.

6.3.

Аналогичные общим защитным требованиям для хранения промышленных отходов

Необходимо применение специальной тары для предохранения всех видов инициирующих воздействий

Необходимо предохранение от нежелательных химических реакций путем низких температур и флегматизации

7.

Как разрешено использовать и располагать наземные полигоны для хранения промышленных отходов?

7.1.

7.2.

7.3.

В пределах селитебных и рекреационных зон населенных пунктов

В виде временных промежуточных пунктах на пути в хранилища

В виде стационарных полигонов вблизи месторождений пресных подземных вод и их водо-охранных зон

6. РАЗРАБОТКА МАЛООТХОДНЫХ И БЕЗОТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И МЕТОДОВ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Важность экономного и рационального использования природных ресурсов не требует обоснований. В мире непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё дороже. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и безотходных технологий и рациональное использования вторичных ресурсов требует принятия межотраслевых решений.

Вторичные материалы и ресурсы (BMP) – отходы производства и потребления, которые на данном этапе развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве как на предприятии, где они были образованы, так и за его пределами. К BMP не относятся возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья технологического процесса, в котором образуются.

Побочные продукты и отходы - возможное сырье для других производств. Побочные продукты могут быть планируемыми и давать прибыль с их продажи или использования. Отходы - нежелательные, но неизбежные продукты.

Для предотвращения загрязнения воды и воздуха в процессе хранения и переработки отходов в ряде индустриально развитых стран (США) хранилища (свалки) строятся на специально подготовленных полигонах, дно которых выстилается изолирующим материалом, а сами отходы накапливаются до высоты 30-50м. Сверху хранилище (свалка) также закрывается изолирующими материалами. В таком сооружении (саркофаге) процессы разложения отходов могут продолжаться столетия.

Поскольку они идут медленно, существенного урона окружающей среде не наносится, но сейчас необходимо искать альтернативу традиционным свалкам.

Условия свалки сегодня успешно имитируются в лабораторных цилиндрических реакторах. В этих условиях разложение отходов осуществляется за несколько сотен дней. Экспериментальный анализ процессов разложения позволяет лучше понять физические, химические и биохимические закономерности.

В США предложена технология захоронения отходов на свалках, выполненных как громадные биореакторы. Внутри, в толще свалки, за счет циркуляции фильтрационной жидкости, повышается влажность и значительно ускоряется процесс деградации отходов. Специальные меры – подщелачивание (известкование) предусматриваются для предотвращения закисления среды. Таким образом примерно через 10 лет, объем свалки уменьшается и ее территория может использоваться для новых захоронений отходов. При этом осуществляется сбор и утилизация биогаза.

В европейских странах, где дефицит свободной территории весьма велик, цена на энергию высока, а экологические стандарты строги, приняты законы о значительном сокращении и предотвращении поступления органических отходов на свалки. При этом органическое вещество отходов рассматривается как дополнительный энергетический ресурс. После предварительной сортировки – металл, стекло, пластик, текстиль, бумага, пищевые отходы, дальнейшая утилизация разлагаемых отходов идет в компактных биотехнологических установках. В подобных установках образуется активная биохимическая среда, позволяющая ускорить общий процесс разложения во много раз. В Германии построено около 2000 биогазовых  установок различной мощности, в которых разлагаются органические отходы и специально выращенная биомасса культурных растений одновременно.

Развитие технологии производства биогаза из отходов зависит от прогрессивных биотехнологий, и инвестиции в эту науку в развитых странах растут опережающими темпами.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Охарактеризуйте необходимость разработки и применения малоотходных безотходных технологий?
  2.  Дайте понятие вторичных материалов и ресурсов.
  3.  Какие отходы не относятся к вторичным материалам и ресурсам (ВМР)?
  4.  Что такое побочные продукты и отходы. Укажите возможность их использования в производстве?
  5.  Охарактеризуйте возможности технологии захоронения отходов на свалках?
  6.  Приведите от альтернативы существующим свалкам.
  7.  Что собой представляют биореакторы. Как в них осуществляются технологические процессы захоронения отходов?
  8.  Как решается проблемы захоронения отходов в европейских странах. Приведите примеры.

6.1. Критерии классификации вторичных материалов и ресурсов (BMP)

  1.  По отраслям промышленности или по происхождению отходов.
  2.  По технологическим процессам.
  3.  По видам ресурсов.
  4.  По степени и возможности использования.
  5.  По агрегатному состоянию.

В зависимости от возможности использования BMP подразделяются на:

  1.  реально возможные к использованию ВМР, т.е. существуют эффективные условия переработки и использования;
    1.  потенциально возможные к использованию BMP, использование которых пока экономически и технически нецелесообразно.

По источникам своего происхождения существующие BMP подразделяются на:

1. Отходы промышленного производства и строительства - остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, пригодные к использованию в качестве сырья, вспомогательных материалов или готовой продукции;

2. Отходы сферы потребления:

а) отходы средств производства, потерявшие непригодность для дальнейшего использования;

б) отходы предметов потребления, т.е. изделия непригодные для использования по назначению, но потенциально годные как вторичное сырье;

в)  твердые бытовые отходы, образующиеся у населения в процессе жизнедеятельности и вряд ли имеющие пригодность.

3. Отходы сферы обращения, т.е. материалы, пришедшие в негодность из-за неосторожной транспортировки, складирования и погрузки-разгрузки.

Кроме этого BMP могут быть использованы в местах своего образования или в других отраслях хозяйства.

6.2. Классификация малоотходных и безотходных технологий (МБТ)

Малоотходные и безотходные технологии (МБТ), как правило, ориентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство и рациональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных ископаемых, материалов, сырья, полуфабрикатов в отраслях пищевой промышленности.

Существует несколько основных направлений по осуществлению МБТ:

1. создание и внедрение процессов комплексной переработки сырья без
образования отходов;

  1.  переработка всех видов отходов производства и потребления с получением товарной продукции;
  2.  выпуск новых видов продукции с учетом требований ее повторного
    использования;
  3.  применение    замкнутых    систем    промышленного   водоснабжения   с  использованием осадков очистных сооружений;
  4.  организация безотходных территориально-промышленных комплексов и экономических регионов.

При этом необходимо соблюдать ряд условий:

  1.  самоочевидное использование всех компонентов того или иного сырья, которые обычно не находят применения вследствие отсутствия необходимых производственных условий и навыков обработки, и причисляются к отходам;
  2.  взаимосвязь с экологической обстановкой, в которой реализуются проекты (выбросы в атмосферу, водоемы, почву, отчуждение пахотных или пригодных для других целей земель под захоронение или складирование);
  3.  возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, ранее не
    использовавшихся;
  4.  применение одной или минимума прогрессивных операций в общей
    технологической    цепи    приводит    к    необходимости    переводить    всю технологическую систему на новый уровень;
  5.  возможность     получения     новых     материалов     с     необходимыми характеристиками;
  6.  улучшение условий труда за счет сокращения процессов, сопровождаемых выделением вредных газов и пыли. Устранение вредных компонентов в качестве промежуточных продуктов и катализаторов.

Многостороннее и глубокое освоение безотходных производств – долговременное и кропотливое дело, которым предстоит заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и многих других специалистов. Полностью безотходное производство далекая перспектива, но необходимо уже сейчас решать эту задачу, как на общеэкономическом уровне, так и в отдельных хозяйственных отраслях.

6.3. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)

ТЭК – один из крупнейших загрязнителей окружающей среды твердыми, жидкими и пылевидными отходами, т.к. сам процесс производства тепловой или электрической энергии подразумевает сжигание органического топлива с неизбежным образованием токсичных компонентов. Кроме этого с отходами добычи и обогащения топлива теряется большое его количество.

Существует классификация на основе литологического состава отходов добычи и обогащения углей:

  •  Глинистые (>50 % глин);
  •  Песчаные (>40 % песчаника и кварцита);
  •  Карбонатные (>20 % карбонатов).

Кроме этого отходы различаются по физико-химическим и теплофизическим свойствам, по характеристике органического вещества и др.

Породы вскрыши, отличающиеся высоким содержанием минеральных веществ, могут быть использованы для энергетических целей после предварительного обогащения с получением кондиционного по зольности продукта. Породы вскрыши могут применяться как закладочный материал для рекультивации земель, а шахтные – для закладки шахтного пространства. Возможно применение даже без селективной обработки слагающих литологических разностей как сырья для производства пористых заполнителей, для легких бетонов, керамических материалов, при строительстве дамб и других сооружений, кислотостойких мастик, в строительстве домов и дамб, в фильтровальных установках.

Шахтные породы часто содержат большое число микроэлементов, необходимых для питания растений, поэтому могут применяться в качестве удобрений почв, разбалансировка которых происходит в результате интенсификации и химизации сельского хозяйства.

Отходы углеобогащения, содержащие большое количество горючей массы, могут быть подвергнуты дополнительному обогащению с получением кондиционного по зольности твердого топлива или непосредственно использованы для сжигания и газификации. Возможно сжигание высокозольных отходов углеобогащения в пылеватом состоянии на электростанциях, в том числе на крупных, при этом уменьшаются выбросы SO2 и NO2 в окружающую среду. В некоторых зарубежных странах нашли применение плазменные печи для переплавки легированных отходов и восстановительной плавки. Для этой цели разработаны и используются разнообразные генераторы плазмы и дуговые плазменные горелки разной мощности, где возможно восстановление руд отходами углеобогащения и выработка некоторого количества электроэнергии за счет отходящих газов.

В результате гравитационной сепарации некоторых углей можно определить высокозольные фракции, в которых содержатся ряд микроэлементов (Ag, As, Cd, Mn, Mo, Ni, Pb и другие) в 1.3 – 1.4 раза выше, чем в исходных углях. Большая часть микроэлементов может быть извлечена из продуктов термической обработки или обогащения твердого горючего.

С помощью биологических методов можно извлекать из углей и части угольных отходов пиритную и органическую серу, различные металлы (Mn, Ni, Co, Zn, Ca, Al, Cd) золу, кислород- и азотсодержащие соединения. Очистка угля может осуществляться за 6 суток и на 93 % при применении термофильных бактерий и за 18 суток при использовании мезофильных бактерий.

В связи с грядущим в ближайшие десятилетия истощением запасов угля, нефти, природного газа возникла потребность поиска менее дорогих источников, но технологически более простых в переработке и использование. Важнейшим, в связи с этим, источником для восполнения энергобаланса, производства чистых энергосистем и многих, остро необходимых стране продуктов становятся горючие сланцы. Из сланцев можно получить: мазут, автомобильный бензин.

6.4. Химический комплекс

Из всех видов минерального сырья особое место занимают агрохимические фосфорсодержащие руды, от которых в значительной мере зависит плодородие почв, а с учетом истощения богатого фосфором сырья важнейшей проблемой является эффективное использование полезных компонентов недр и руды.

Значение фосфора в природе крайне важно. Минеральный фосфор входит в состав костной ткани позвоночных и наружных скелетов ракообразных и моллюсков. Фосфор присутствует в мягких тканях растений и животных. Фосфорсодержащие органические соединения обеспечивает превращение химической энергии в механическую энергию мышечных тканей. Этот элемент входит в состав нуклеиновых кислот, регулирующих наследственность и развитие организмов.

Производство фосфорных минеральных удобрений – главная сфера применения фосфатного сырья. Более полная выемка попутных полезных компонентов из фосфоритов и апатитов путем флотации, т.е. использовании различной плотности материалов относительно плотности воды.

Одним из важнейших попутных компонентов апатитовых руд является нефелин

Еще один минерал, имеющий большое значение и содержащийся в апатитовых рудах - сфен. В состав данного соединения входит титан (CaTiSiO4(O,OH,F)), а диоксид титана - важный компонент при производстве лакокрасочных изделий. Перспективность сфена как сырья связана с большими запасами этого минерала в нашей стране (главным образом в Хибинах) и, с учетом комплексной переработки апатитовых руд и низкой себестоимостью содержащегося в них оксида титана (TiO2).

В настоящее время существуют различные технологические системы и способы переработки сфенового концентрата: хлорная; азотнокислая; сернокислая; спекание с поваренной солью, кремнефторидом, сульфатом аммония. Однако наиболее приемлемой является сернокислая технология, когда как другие методы очень сложны и не получили промышленного развития.

Оптимально сфеновый концентрат разлагается при использовании 50 – 55 %-ой серной кислоты с расходом 1.5 т на 1 т концентрата и протекании процесса в течение 20 – 30 часов и в температурных условиях 130° С. В результате получается 1 т товарного ТiО2 на каждые 4 т сфенового концентрата и 6 т серной кислоты.

В нашей стране и за рубежом проводятся работы по получению из горючих сланцев битумов, масляных антисептиков для древесины, ядохимикатов, серы, гипосульфита, бензола, лаков, клеев, дубителей, шлаковой ваты, матов для строительной индустрии, портландцемента и многого другого.

В химической промышленности также используются отходы производства диметилтереоргалата для синтеза алкидных полимеров. Отходы катализаторов производства мономеров используется в строительных лакокрасочных пигментах. Отходы гидроксилсодержащих соединений от производства ксилита идут на изгототовление простых и сложных олигоэфиров – компонентов лакокрасочных материалов, отходы производства меланина – ПАВ-диспергаторов. Катализаторы алкинирования бензола изготавливаются из аллюминесодержащих отходов кабельной промышленности. Отходы производства капролактама - компоненты смазочных материалов или пластифицирующие добавки к бетонным смесям. Из катализаторов нефтепереработки выделяются металлические компоненты: сульфат молибдена (Мо(SО4)3), оксида ванадия (VO5), тригидрит оксида алюминия, никелево-молибденовый концентрат и др. Возможно использование кислых гудронов для выработки из воды аммонийных солей, пригодных для использования, как в пресной воде, так и в морской. Кислые гудроны можно применять совместно с нефтяными шлаками в дорожном и коммунальном строительстве.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Изложите критерии классификации вторичных материалов и ресурсов (ВМР)?
  2.  Приведите условия возможного использования ВМР?
  3.  Дайте классификацию ВМР по происхождению?
  4.  Приведите основные положения малоотходных и безотходных технологий (МБТ)?
  5.  Перечислите основные направления осуществления малоотходных и безотходных технологий?
  6.  Какие условия необходимо соблюдать по осуществлению МБТ?
  7.  Дайте характеристику топливно-энергетическому комплексу (ТЭК).
  8.  Приведите классификацию отходов топлива по составу.
  9.  Изложите основные различия отходов по физико-химическим свойствам.
  10.  Дайте общую характеристику химическому комплексу?
  11.  Охарактеризуйте фосфор как основной химический элемент плодородия.
  12.  Перечислите технологические системы и способы переработки химического сырья?

Тест к главе 6

Вопрос

Код

Варианты ответа

1.

Назовите как классифицируется ВМР по происхождению?

1.1.

1.2.

1.3.

Как возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья в технологическом процессе

По отраслям промышленности, видам технологических процессов и происхождению отходов

Как отходы производства и потребления, используемые в хозяйстве данного предприятия

2.

Укажите наиболее рациональные условия переработки и использования ВМР?

2.1.

2.2.

2.3.

Возможность реального применения ВМР при наличии эффективных условий переработки и использования

Применение ВМР в отраслях промышленности с учетом технологического процесса

Потенциально возможные условия использования ВМР, но не целесообразные по экономическим и техническим причинам

3.

Укажите, какие ВМР можно классифицировать как отходы сферы потребления?

3.1.

3.2.

3.3.

Материалы, пришедшие в негодность из-за неосторожной транспортировки погрузки-разгрузки, складирования

Остатки сырья полуфабрикатов, пригодные к использованию в качестве вспомогательных материалов или готовой продукции

Отходы средств производства, потерявшие пригодность для дальнейшего использования по назначению, но потенциально годные как вторичное сырье

4.

На какие отрасли народного хозяйства ориентированы МБТ в первую очередь?

4.1.

4.2.

4.3.

Производство и рациональное использование полезных ископаемых

Производство сырья, полуфабрикатов и готовой продукции в отраслях пищевой промышленности

Производство древесины и стройматериалов

5.

Назовите основные направления по осуществлению МБТ?

5.1.

5.2.

5.3.

Применение замкнутых систем промышленного водоснабжения с использованием осадков очистных сооружений

Возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, не использовавшихся ранее

Переработка всех видов отходов производства и потребления с получением товарной продукции

6.

Укажите, какие отличительные признаки определяют отходы топливно-энергетического комплекса (ТЭК)?

6.1.

6.2.

6.3.

Физико-химические, теплофизические, по характеристике органического вещества

Глинистые, песчаные, карбонатные

Жидкие, пылевидные, твердые

7.

Какие факторы влияют на плодородие почв?

7.1.

7.2.

7.3.

Фосфорные минеральные удобрения

Агрохимические фосфорсодержащие руды

Фосфорсодержащие органические соединения

  1.  АНАЛИЗ И ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Анализ и оценка структуры землепользования включают характеристики природных условий территории, оценку существующего экологического состояния городской среды, комплексный анализ состояния атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, изменения геологических процессов при строительстве сооружений, экологических ситуации в жилых, промышленных и ландшафтно-рекреационных зонах, сведения о сточных водах (количество, качество), включая ливневые и способах их очистки, оценку возможности использования нормативно-очищенных сточных вод (при технической невозможности повторного использования сточных вод – оценку предельно-допустимого сброса загрязняющих веществ). Сюда включены сведения о количестве и токсичности поступающих отходов (с учетом перспектив развития города и изменений отходности промышленных производств), способах складирования и утилизации. В этот перечень входит оценка загрязнения городской среды промышленными объектами, транспортными средствами (с учетом существующей и планируемой дорожно-транспортной сети), мероприятия по защите населения от физических воздействий (шума, вибраций, электрических и магнитных полей, ионизирующего излучения, радиации), оценку их достаточности.

Выбор земельного участка под строительство населенного пункт (города) или его расширения должен осуществляться с учётом санитарно-гигиенических и экологических показателей городской среды, исходя из рациональности использования природных, топливно-энергетических и других ресурсов, степени экологической опасности намечаемых градостроительных решений.

Проекты детальной планировки и проекты застройки отдельных частей города (поселения) разрабатываются в соответствии с решениями, принятыми в генеральном плане города (поселения) и ограничениями по природопользованию, согласованными со специально уполномоченными государственным органами в области охраны окружающей природной среды.*

В документации должны быть экологически обоснованы основные параметры функциональных зон, использование земельных участков их границы, размещение объектов социального и промышленного назначения, размеры и размещение территорий, планируемых под озеленение.

* При отсутствии согласованного и утвержденного генерального  плана города (поселения), экологическое обоснование в проектах районной планировки и проектах застройки разрабатывается в соответствии с положениями пп. 5.5-5.8 Инструкции.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Изложите, что включают основные понятия анализа и оценки структуры землепользования?
  2.  Источники поступления промышленных отходов и условия их утилизации.
  3.  Что входит в перечень по обоснованию экологической безопасности в процессе народно-хозяйственной деятельности?
  4.  Как осуществляется государственный контроль окружающей природной среды.

7.1. Требования к экологическому обоснованию в прединвестиционной документации для рационального природопользования

Прединвестиционная документация должна содержать информацию, достаточную для определения экологического риска намечаемой деятельности, оценки рациональности природопользования при различных вариантах этой деятельности.

Экологическое обоснование в прединвестиционных материалах должно содержать оценку возможности развития намечаемой деятельности в районе возможного размещения с учетом: нормативов качества природной среды, существующей системы ограничений на природопользование, прогнозируемого состояния окружающей среды при планируемых сбросах, выбросах и отходах производства и других видах воздействия.

Комплексные схемы по охране природы и природопользованию, разрабатываемые с целью обоснования стратегических направлений охраны природы, должны содержать рекомендации по: определению экологических ограничений на развитие и размещение объектов хозяйственной и иной деятельности с учетом перспектив развития районов и возможных антропогенных нагрузках – для вновь осваиваемых территорий; разработке системы мероприятий, направленных на ликвидацию негативных последствий существующей хозяйственной и иной деятельности – для освоенных территорий. При этом они должны включать природно-географическую и экономическую характеристики территории, прогноз состояния планируемого хозяйственного воздействия, оценку последствий природоохранной деятельности и оценку их эффективности, предложения по организации системы экологического мониторинга.

Генеральная   схема  природопользования, территориальной организации производительных сил должна включать характеристику природных особенностей территории, природно-ресурсный потенциал регионов(а), их(его) хозяйственное использование, включая национальное природопользование, наличие зон экологического бедствия и чрезвычайной экологической ситуации.

В схемах развития различных отраслей хозяйства должны быть обоснованы мощности планируемых производств, районы размещения вновь создаваемых наиболее крупных объектов хозяйственной деятельности, определяющие экологическую ситуацию в регионе, комплекс охранных мероприятий, обеспечивающих снижение возможного воздействия до уровней, установленных нормативными документами.

При этом комплекс природоохранных мероприятий (рекультивация нарушенных земель, захоронение и утилизация отходов, компенсационные мероприятия) должен содержать меры, необходимые для сохранения экологического равновесия в течение всего жизненного цикла предприятия.

При  разработке   экологического   обоснования  в   отраслевых  схемах   и программах развития следует сочетать федеральные, республиканские, местные и индивидуальные интересы при выработке направлений развития отрасли и государственной концепции сохранения природной среды. Экологическое обоснование предлагаемых мероприятий в отраслевых схемах должно включать сведения о планируемой деятельности в части использования ресурсного потенциала страны (региона, области), данные о количестве и токсичности отходов планируемых производств, местах их складирования и возможностях их утилизации, оценку экологического потенциала территории (экологического состояния) с позиций размещения новых производств и наращивания действующих мощностей (при отсутствии ТерКСОПа, схем расселения, природопользования и организации размещения производительных сил), прогноз изменений в окружающей среде при реализации намечаемой деятельности, оценку санитарно-эпидемиологического состояния в районах, подлежащих освоению, перечень намечаемых природоохранных мероприятий, план их реализации и финансирование.

Экологическое обоснование хозяйственной деятельности в программах развития территории (региона, края, области, республики и др.) должно содержать характеристику современного состояния экосистем в районе освоения (фон), научный прогноз изменений состояния природной среды при развитии и размещения планируемых предприятий, применяемых технологий. При этом должен осуществляться анализ состояния природной среды и уровень развития отрасли, применяемые технологии и методы, прогнозная оценка экологического риска намечаемой деятельности, включая экологическую опасность возможных аварий (с учетом зон возможного поражения).

При планировании природоохранных мероприятий необходимо указывать виды природоохранных мероприятий – воздухо-очистные мероприятия, мероприятия по очистке акваторий рек и водоемов от возможного загрязнения отходами планируемых объектов, направления и объемы работ по рекультивации земель и др., объемы затрат, включая компенсационные, по восстановлению зеленых насаждений, флоры и фауны, благоустройству территории и организации особоохраняемых территорий и др.

Мероприятия по обеспечению экологической безопасности при использовании материала, его хранении и транспортировке, способы утилизации, переработки и уничтожения по истечении срока пользования (эксплуатации) или хранения материала, потребность в специальных мерах безопасности при утилизации или уничтожении материала.

Нормативы по метрологическому обеспечению экологических исследований должны разрабатываться в соответствии с требованиями ГОСТ 8.010-90, ГОСТ 8.513-84, ГОСТ Р 1.5-92.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Что такое прединвестиционная  документация?
  2.  Дайте экологическое обоснование хозяйственной деятельности в конкретном регионе?
  3.  Что включает в себя комплекс природно-охранных мероприятий по сохранению экологического равновесия?
  4.  Какие интересы развития отрасли необходимо соблюдать при разработке экологического обоснования?
  5.  Какие сведения должны быть включены в экологическое обоснование в хозяйственной деятельности человека?
  6.  Укажите перечень природоохранных мероприятий при их планировании?
  7.  Нормативная документация по обеспечению требований экологической безопасности?

7.2. Требования к экологическому обоснованию техники,

технологии, материалов

Экологическое обоснование техники, технологии, материалов подготавливается при сертификации и разработке проектной документации с целью определения характера и уровня воздействия на окружающую среду, применяемых техники и технологии, а также используемых в производстве материалов и веществ, на которые отсутствуют государственные стандарты (ГОСТ).

При обосновании технологических решений указываются ресурсоемкость и ресурсосберегаемость технологий. Технические показатели, характеризующие уровень воздействия на окружающую природную среду продукции, применяемых материалов, а именно:

  •    данные по материальному и энергетическому балансу технологического процесса (потребление - отходы), с указанием видов отходов (газообразные, жидкие, твердые), их массы (объёма);
    •    принципы и схемы технологических процессов, системы очистки выбросов и сбросов, расчётные и экспериментальные характеристики источников сбросов и выбросов (объемы, концентрации, температуры, скорости прохождения смесей и т.д.),
    •     характеристики удельных выбросов и сбросов (в сравнении указанных характеристик с аналогичными технологиями на других объектах);
    •    соответствие технологий существующим требованиям малоотходности и безотходности конкретных технологических процессов.

Данные об аварийности технологических схем и отдельных производств при использовании конкретных видов ресурсов (энергетических, природных) и материалов, их вероятности (с характеристиками прогнозируемых выбросов и сбросов при различных сценариях развития аварийных ситуаций);

  •    оценка эффективности мероприятий по предупреждению аварийных ситуаций в конкретных природных условиях при применении рекомендуемых технологий; характеристика уровней шума, вибрации, электромагнитного и ионизирующего излучений, их соответствия ПДУ;
    •    удельные показатели потребления природных ресурсов на единицу выпускаемой продукции;
    •    обоснованные выводы по способам утилизации или ликвидации продукции после отработки по оценке воздействия на окружающую среду применяемых технических средств и технологий, а также используемых материалов и получаемой продукции, а так же средства и методы контроля для оценки воздействия на окружавшую среду технологий, планируемых к реализации.

Представляемые на государственную экологическую экспертизу материалы по оценке экологической опасности используемой и производимой продукции должны включать сведения по реальной и потенциальной опасности использования продукции, которые включают сведения о токсикологической опасности примесей, образующихся в процессе производства новой продукции, а также опасности побочных продуктов, образующихся при эксплуатации продукции, их трансформации, разложении или взаимодействии с окружающей средой;

  •  условия распределения  и  распространения токсичных примесей и побочных продуктов в районах (регионах) применения с учетом таких параметров, как подвижность, миграция, стойкость, стабильность, время существования;
    •  контроль за распространением и обнаружением токсичных примесей в продукции и побочных продуктах и их своевременное выявление негативных экологических последствий попадания токсичных примесей и побочных продуктов в окружающую природную среду: воздух, водный бассейн и почву данного региона.

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Охарактеризуйте основные требования экологической безопасности при использовании техники, технологии материалов?
  2.  Укажите принципы обоснования технологических решений при ресурсосберегающих технологиях?
  3.  Какие технические показатели применяемых материалов и продукции характеризуют уровень воздействия на окружающую среду?
  4.  Укажите что входит в перечень при прогнозировании и предупреждении техногенных ситуаций на производстве?
  5.  Укажите что входит в перечень сведений для государственной экологической экспертизы по оценке экологической опасности производимой продукции?

Ключ к тестам для контроля усвоения учебного материала

№ главы

Код правильного ответа

Номер вопроса в главе

2

1.3

2.2

3.1

4.2

5.3

6.1

7.3

3

1.2

2.3

3.3

4.1

5.3.

6.3

7.1

4

1.1, 1.3

2.2

3.3

4.3

5.1

6.3

7.2

5

1.1

2.3

3.1

4.2

5.3

6.1

7.1

6

1.2

2.1

3.2

4.1

5.3

6.1

7.2

Итоговый тест

для контроля усвоения материала по разделу

«Защита почв от промышленных отходов»

Вопрос

Код

Варианты ответа

1.

Что оказывает сильное влияние на деформацию природных биохимических циклов?

1.1.

1.2.

1.3.

Пищевые и сельскохозяйственные производства

Агрохимическая интенсификация сельского хозяйства

Отходы промышленных предприятий, техногенные выбросы, распределение масс азота в мировом с/х производстве

2.

Как можно классифицировать пестициды по степени воздействия?

2.1.

2.2.

2.3.

Инсектициды, фунгициды, бактерициды, гербициды

Синтезированные: хлорорганические пестициды (элдрин), фосфорорганические, карбонатные

Полихлорбифенилы, дефолианты

3.

Как называются вещества, оказывающие биохимическое воздействие на микроорганизмы?

3.1.

3.2.

3.3.

Азотфиксаторы

Энзимы, ферменты

Грибы, бактерии, актиномицеты

4.

Как называется процесс разложения органических веществ в почве в условиях доступа кислорода?

4.1.

4.2.

4.3.

Процесс гидролиза

Аэробный процесс

Грибной процесс

5.

Назовите необходимые условия развития микроорганизмов в почве?

5.1.

5.2.

5.3.

Наличие определенных щелоче-кислотных, окислительно-восстано-вительных сред

Наличие влаги

Наличие определенных температурных режимов

6.

Приведите пример реакции окисления аммиака с помощью нитрификаторов с получением нитратов?

6.1.

6.2.

6.3.

2NH3 + 3O2  2HNO2 + 2H2O

2HNO2 + O2  2HNO3

2HNO3  H2O + N2 + 2O2

7.

Какая продукция относится к отходам производства?

7.1.

7.2.

7.3.

Продукты деятельности человека в промышленности, которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства

Продукты, образовавшиеся в результате механической и физической переработки сырья, не пригодные для дальнейшего использования по назначению

Сырье, материалы, полуфабрикаты, используемые в технологическом процессе приготовления продукции на производстве

8.

Как отходы классифицируются по видам?

8.1.

8.2.

8.3.

Химически устойчивые

Органические и неорганические

Твердые, пастообразные, жидкие, пылевидные

9.

Как отходы характеризуются по происхождению?

9.1.

9.2.

9.3.

Органические, неорганические и смешанные отходы

Чрезвычайно-опасные отходы

Водорастворимые и не растворимые отходы

10.

Какие ограничения должны выполнятся в первую очередь при размещении отходов?

10.1

10.2

10.3

Наличие способов и средств, позволяющих оперативно и гарантированно навечно перекрыть выработки, через которые отходы подаются в выработанные пространства

Размещение вдали от населенных пунктов, территорий возможного прорыва дамб и плотин

Полное исключение возникновения деформаций, вызванных землетрясениями, наземными взрывами, способных сделать толщу земли водопроводящей

11.

Что такое свалка в современном понимании?

11.1

11.2

11.3

Хранилище твердых отходов различной природы и происхождения, которое характеризуется большой неоднородностью и высоким содержанием органических веществ

Биореактор, в котором за счет циркуляции фильтрационной жидкости повышается влажность и существенно ускоряется процесс деградации отходов

Специальное изолированное сооружение в виде саркофага, в котором процессы разложения отходов продолжаются в течение нескольких десятков лет

12.

Какие отходы относятся к вторичным материалам и ресурсам (ВМР)?

12.1

12.2

12.3

Возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья в технологическом процессе

Отходы производства и потребления, используемые в хозяйстве данного предприятия или за его пределами

Планируемые побочные продукты и сырье

13.

Охарактеризуйте основные направления народного хозяйства по осуществлению малоотходных и безотходных технологий (МБТ)?

13.1

13.2

13.3

Производство и рациональное использование материалов, сырья, полуфабрикатов в отраслях народного хозяйства

Создание и внедрение процессов комплексной переработки сырья без образования отходов с получением товарной продукции

Выпуск новых видов продукции с учетом требований ее повторного использования

14.

Какие условия необходимо соблюдать при освоении МБТ в отраслях народного хозяйства?

14.1

14.2

14.3

Взаимосвязь с экологической ситуацией, в которой реализуются выбросы в атмосферу в водоемы, почву и отчуждение пахотных земель

Возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, ранее не использовавшихся

Организация безотходных территориальных комплексов и экономических регионов

15.

Перечислите основные положения, входящие в анализ и оценку структуры землепользования в первую очередь?

15.1

15.2

15.3

Характеристика природных условий территории, учет санитарно-гигиенических и экологических показателей окружающей среды

Оценка загрязнений городской среды промышленными объектами, с учетом ПДС загрязняющих веществ, сведения о количестве и токсичности отходов, способах их складирования и утилизации

Мероприятия по защите населения от  физических воздействий шума, вибрации, электромагнитных полей, ионизирующих излучений

16.

Какие основные положения входят в обоснования хозяйственной деятельности человека?

16.1

16.2

16.3

Прогнозируемое состояние окружающей среды при планируемых выбросах, сбросах, отходах производства и других видах воздействия

Определение экологических ограничений на развитие и размещение объектов хозяйственной деятельности с учетом перспектив развития новых территорий

Природно-географическая и экономическая характеристика территорий, прогноз и оценка эффективности хозяйственного воздействия, предложения по организации системы экологического мониторинга

17.

Какими основными положениями характеризуется схема экологического обоснования развития отрасли?

17.1

17.2

17.3

Характеристика современного состояния экосистемы в районе освоения, прогноз изменения состояния природной среды при размещении планируемых предприятий и экологического риска намечаемой деятельности с учетом применяемых технологий

Необходимость сочетания федеральных, республиканских, местных и индивидуальных интересов развития отрасли и государственной концепции сохранения природной среды

Данные о количестве и токсичности отходов планируемых производств, местах их складирования и возможности их утилизации

18.

Что входит в экологическое обоснование хозяйственной деятельности человека?

18.1

18.2

18.3

Комплекс охранных мероприятий, обеспечивающих снижение возможного вредного воздействия до уровней, установленными нормативными документами

Характеристика современного состояния экосистем в районе освоения, включая научный прогноз изменений состояния природной среды

Анализ состояния и уровень развития отрасли, применяемые технологии и методы, оценка экологического риска с учетом возможного поражения

19.

Какой из планируемых видов природоохранных мероприятий относится к мероприятиям по экологической защите почв?

19.1

19.2

19.3

Воздухо-очистные мероприятия

Мероприятия по очистке акваторий рек и водоемов от возможного загрязнения производственными отходами

Мероприятия по рекультивации земель, затраты по восстановлению флоры и фауны, благоустройство и организация территорий

20.

Назовите основные требования к экологическому обоснованию при использованию техники?

20.1

20.2

20.3

Разработка проектной документации, с учетом сертификации с целью определения характера и уровня воздействия применяемой техники на окружающую среду

Обоснование ресурсоемкости и ресурсосберегаемости применяемых технологий

Сертификация используемых в производстве материалов и веществ, на которые отсутствуют ГОСТ

21.

Что лежит в основе  прогнозирования техногенных и аварийных ситуаций?

21.1

21.2

21.3

Оценка эффективности мероприятий по предупреждению аварийных ситуаций в конкретных условиях

Методы контроля воздействия продукции на окружающую среду

Удельные показатели потребления природных ресурсов на единицу выпускаемой продукции

22.

Какие сведения входят в перечень материалов, представляемых на государственную экологическую экспертизу?

22.1

22.2

22.3

Сведения по реальной и потенциальной опасности использования новой продукции и побочных продуктов, образующихся в процессе их трансформации, разложения или взаимодействия с окружающей средой

Условия распространения токсичных примесей и побочных продуктов с учетом параметров: миграция, стойкость, стабильность, время существования

Контроль и своевременное обнаружение негативных экологических последствий попадания токсичных примесей и побочных продуктов в окружающую природную среду

СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ, ПОНЯТИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ

Биогеохимия – наука, изучающая жизнедеятельность организмов и распределения масс химических элементов на Земле.

Биосфера – сфера обитания организмов.

Пестициды – искусственно созданные вещества, применяемые для борьбы с вредителями и болезнями растений (подразделяются на три группы):

Инсектициды (1 группа)для борьбы с вредными насекомыми.

Фунгициды и бактерициды (2 группа) вещества для борьбы с бактериальными болезнями растений.

Гербициды (3 группа) – вещества для борьбы с сорными растениями.

Углеводы, органические кислоты, смолы, дубильные вещества, жиры, масла, воски, целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза, лигнин, протеины, (белковые биополимеры), зольные вещества (калий, фосфор, кальций) – органические вещества.

Аэробы – микроорганизмы, развивающиеся при свободном доступе кислорода.

Анаэробы – микроорганизмы, развивающиеся без доступа кислорода.

Аммонификация – распад аминокислот в воде или почве под влиянием микроорганизмов с образованием аммиака (NH3).

Аммонификаторы – микроорганизмы, вызывающие процесс распада аминокислот в воде или почве.

Азотфиксаторы – аэробные и анаэробные бактерии, усваивающие азот из его соединений, растворимых в воде.

Нитрификаторы – бактерии, при соединении с солями аммиака в почве образуют нитриты и нитраты.

Денитрификаторыбактерии, при соединении с нитратами и нитритами образует свободный азот (N2).

Синтез – процесс соединения различных веществ (из простых в более сложные).

Полихлорбифенилы (ПХБ) – производные ДДТ, попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания ТО на свалках.

ДДТ – диеновые гетероциклические углеводороды.

Оксиды серы, азота, углерода и т. д. – бинарные соединения с кислородом.

ВМР – вторичные материалы и ресурсы

МБТ – малоотходные и безотходные технологии.

ТЭК – топливно-энергетический комплекс.

Экологическая безопасность – совокупность состояний, процессов и действий, обеспечивающая экологический баланс в окружающей среде и не приводящая к жизненно важным ущербам (или угрозам таких ущербов), наносимым природной среде и человеку.

Трансграничное воздействие – воздействие, оказываемое объектами хозяйственной и иной деятельности одного государства (региона, области) на экологическое состояние территории другого государства (региона, области).

Экологически вредное воздействие – воздействие объекта хозяйственной и иной деятельности, приводящее к значительным, как правило, необратимым изменениям в природной среде, и оказывающее негативное воздействие на человека.

Компоненты природной среды – составные части экосистем. К ним относятся воздух, поверхностные и подземные воды, недра, почвы, растительный и животный мир.

Экологический норматив – установленная величина использования природных ресурсов или техногенного воздействия на экосистемы и отдельные её компоненты, при которой функционально-структурные характеристики экосистем не выходят за пределы естественных изменений.

Экологическое обоснование - совокупность доводов (доказательств) и научных прогнозов, позволяющих оценить экологическую опасность намечаемой хозяйственной и иной деятельности для экосистем (природных территориальных комплексов) и человека. Обращение с отходами производства и потребления – деятельность, связанная с образованием, учетом, перемещением (включая трансграничное), обезвреживанием, размещением   отходов   в   окружающей  среде   (хранением,   захоронением)   и   их переработкой и последующим использованием.

Экологически опасный объект – объект хозяйственной и иной деятельности, оказывающий вредное воздействие на окружающую среду, значительное по масштабу и продолжительности, и представляющий угрозу для жизни и здоровья населения.

Экологическая опасность – вероятность ухудшения показателей качества природной среды (состояний, процессов) под влиянием природных и техногенных факторов, представляющих угрозу экосистемам и человеку.

Оценка воздействия на окружающую среду – определение характера, степени и масштаба воздействия объекта хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и последствий этого воздействия.

Экологически безопасная продукция – продукция, не содержащая токсичные вещества в дозах, влияющих на биологические процессы в природе и здоровье человека.

Экологический риск – вероятность возникновения неблагоприятных для природной среды и человека последствий осуществления хозяйственной и иной деятельности.

Экологическая ситуация – сочетание условий, процессов и обстоятельств природного и техногенного характера, обуславливающих состояние природных или природно-технических систем.

Экологические требования – комплекс ограничений по природопользованию и условий по сохранению окружающей среды в процессе хозяйственной и иной деятельности, которые включают характеристику окружающей среды, обеспечивающую благополучное состояние здоровья человека, социально-бытовые условия проживания населения.

Экологическая экспертиза – установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации объекта экспертизы с целью предупреждения возможных неблагоприятных экологических и, связанных с ними, социальных экономических и иных последствий реализации объекта экспертизы.

Список рекомендуемой литературы

  1.  Горшков С.П.// Экзодинамические процессы освоенных территорий. – М.: Недра, 1982 г.

Григорьев А.А.// Города и окружающая Среда. Космические исследования. – М.: Мысль, 1982 г.

Никитин Д.П., Новиков Ю.В.// Окружающая Среда и человек. – М.:  

    1986 г.

Одум Ю.// Основы экологии. – М.: Мир, 1975 г.

Радзевич Н.Н.., Пашканг К.В.// Охрана и преобразование природы. – М.: Просвещение, 1986 г.

  1.  Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П.// Экология, М.: Издательский дом, «Дрофа», 1995 г.
  2.  Сердобольский И.П.// Химия почвы. Издательство АНСССР, М.: 1953 г.
  3.  Делвиг К.// Круговорот азота. Биосфера. М.: Мир, 1972 г.
  4.  Зайцев В.А. // Промышленная экология. М., 1999 г.
  5.  Воробьева Л.А. // Химический анализ почв. М., 1998 г.
  6.  Мотузова Г.В. // Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. М., 1999 г.
  7.  Бобович Б.Б.  // Переработка промышленных отходов. М., 1999 г.
  8.  СП 2.1.7.722-98. Гигиенические  требования к устройству и содержанию полигонов для твердых  бытовых отходов.
  9.  Перечень ПДК и ОДК химических веществ в почве  №6229-91.
  10.  СанПин 42-128-4433-87. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве.
  11.  СанПин 42-128-4275-87. Санитарно-гигиенические нормы предельно-допустимых  концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) пестицидов в почве.
  12.  ГН 1.1. 546-36. Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды.

Гурковская Елена Александровна

Безопасность жизнедеятельности.

Раздел 3. Основы промышленной экологии

Часть 2. Защита почв от промышленных отходов

Учебно-практическое пособие

Подписано к печати:

Тираж:

Заказ №




1. тематической статистики1
2. Введение При всем своем масштабном потенциале современная российская экономика может эффективно развив
3. Статья 1 Областная государственная политика в интересах детей Областная государственная политика в интере
4. Личность Ивана IV в историографии, литературе, искусстве
5. УЧЕНИЕ АРИСТОТЕЛЯ О ДУШЕ
6. Скрытое управление войсками
7. Сбербанк России Байкальский Банк Сбербанка России Дополнительный офис 8601-0160 СОДЕРЖАНИЕ ВВ
8. Овердрафт
9. реферативных работ для студентов I и II курсов всех факультетов высшего и среднего медицинского образования п
10. 13.ТХ 91ЗЧС10кс тобыны~ о~ушысы Жапаров Абай Иманма~зам~лы 2013.
11. Выбор и обоснование способа производства
12. джеев ~ невыразительный мелодический рисунок голоса в эфире
13. тематические и статистические методики
14. 50гг VI в ~ реформа управления первый земский собор рост отраслевых и территориальных приказов отмена кор
15. Методические рекомендации Шитова Алёна Викторовна Учитель английского языка.html
16. тематике на которые авторы в той или иной степени опирались относясь к труду их создателей с безусловным ува
17. Быкова рассказывается о двух партизанах которые попадают в плен к немцам во время второй мировой войны
18. храма в антах с открытым портиком перед внутренним помещением появился окружённый колоннадой периптер; с
19. Оказывается много чего вам может в этом помочь.
20. 23 верасня 2013 г 2 Заг