Промышленная экология (презентация для студентов)

Промышленная экология - раздел экологии,
изучающий воздействие промышленности - от
отдельных предприятий до техносферы - на
природу; влияние условий природной среды на
функционирование предприятий и их
комплексов.

Основным направлением промышленной
экологии является создание таких систем
производства и утилизации отходов
производственной деятельности, которые не
влияют на биосферу и среду обитания человека.

Основные направления

защиты окружающей среды



внедрение ресурсосберегающих и
малоотходных технологий;



биотехнология;



утилизация отходов;



экологизация производства.

Основные направления

защиты окружающей среды

Малоотходные технологии

это способ

производства, который обеспечивает
максимально полное использование
перерабатываемого сырья и образующихся
при этом отходов – таким образом, что
любые воздействия на окружающую среду
не нарушают ее нормального
функционирования

Основные направления

защиты окружающей среды

Биотехнологии

биотехнологические

процессы, основанные на создании
необходимых для человека продуктов,
явлений и эффектов с помощью
микроорганизмов.



Очистка сточных вод,



Утилизация ТБО,



Восстановление загрязненных почв и др.

Основные направления

защиты окружающей среды

Утилизация отходов

– инженерные решения,

направленные на повторное использование
или возвращение в оборот отходов
производства и потребления.

Экологизация производства

– организация

производства, при котором обеспечивалось
бы включение всех видов взаимодействия с
окружающей средой в естественные циклы
круговорота веществ

Основные экологические

нормативы



санитарно-гигиенические нормативы:
ПДК, ПДУ;



производственно-хозяйственные: ПДВ, ПДС;



комплексные показатели качества
окружающей природной среды: ПДН.

Качество окружающей природной среды

– степень

соответствия ее характеристик потребностям
человека и технологическим требованиям,
оценивается с помощью экологических нормативов

Основные экологические

нормативы

ПДК

– Предельно допустимая концентрация

ПДКм.р.

– Максимально разовая ПДК

ПДКс.с.

– Среднесуточная ПДК

ПДКр.з.

– ПДК рабочей зоны

ПДУ

– Предельно допустимый уровень

ПДВ, ПДС

– Предельно допустимый выброс,

сброс

ПДН

– Предельно допустимая нагрузка на

природную среду

Основные экологические

нормативы

Предельно допустимая концентрация

(ПДК) – количество загрязнителя в
почве, воздушной или водной среде,
которое при постоянном или
временном воздействии на человека
не влияет на его здоровье и не
вызывает неблагоприятных
последствий у его потомства.

Основные экологические

нормативы

ПДКм.р.

– максимально разовая ПДК не

должна вызывать рефлекторных реакций

человека (насморк, ощущение запаха и т.д.)

в течение 30 мин.

ПДКс.с.

– среднесуточная ПДК не должна

допускать токсичного, канцерогенного,

мутагенного воздействия косвенного

вредного воздействия при неопределенно

долгом (годы) вдыхании.

ПДКр.з.

– норматив ПДК рабочей зоны

установлен для производственных

помещений

Безопасная концентрация в

окружающей среде

С ≤ ПДК – Сф

С – фактическая концентрация вредного

вещества, мг/ м

;

Сф – фоновая концентрация вредного

вещества.

С1/ПДК1 + С2/ПДК2 +… Сn/ПДКn ≤ 1

Основные экологические

нормативы

Предельно

допустимый

уровень

(ПДУ)

физического

воздействия

(радиационного воздействия, шума,
вибрации, магнитных полей и др.) –
это уровень, который не представляет
опасности для здоровья человека,
состояния животных, растений, их
генетического фонда.

Основные экологические

нормативы

Предельно допустимый выброс

(ПДВ) или

сброс

(ПДС) – это максимальное

количество загрязняющих веществ, которое
может быть выброшено данным конкретным
предприятием в атмосферу или сброшено в
водоем, не вызывая при этом превышения в
них ПДК загрязняющих веществ и
неблагоприятных экологических
последствий.

Основные экологические

нормативы

Предельно допустимая нагрузка на

природную среду

(ПДН) – это

максимально возможные
антропогенные воздействия на
природные ресурсы или комплексы, не
приводящие к нарушению
устойчивости экологических систем.

Показатели устойчивости

экосистем к антропогенным

воздействиям



запасы живого и мертвого органического

вещества;



эффективность образования органического

вещества;



видовое и структурное разнообразие.

Экологическая емкость территории

–

потенциальная способность природной

среды перенести какую-либо антропогенную

нагрузку без нарушения основных функций

экосистем.

Инженерная защита

окружающей среды



Защита атмосферы



Защита гидросферы



Защита литосферы

Защита атмосферы

Атмосфера – это газовая оболочка

Земли, состоящая из смеси различных

газов, водяных паров и пыли. Общая

масса атмосферы составляет 5,15·10

т.

Состав атмосферы

Элемент

Объемная

доля, %

Элемент

Объемная доля,

Азот (N

)

Кислород (O

)

Аргон (Ar)
Углекислый газ
(CO

)

Неон (Ne)
Гелий (He)
Метан (CH

)

Криптон (Kr)
Водород (H

)

78,084
20,964
0,934

0,034
0,0018
0,000524
0,00016
0,000114
0,00005

Водяной
пар (Н

О)

Озон (O

)

0,2 в полярных
широтах
2,6 у экватора

0,001-0,0001 в
стратосфере
10

-6

в тропосфере

Экологические функции

атмосферы



Терморегулирующая

Предохраняет Землю от резких колебаний

температуры, способствует перераспределению

тепла у поверхности, участвует в формировании

климата



Жизнеобеспечивающая

Участвует в обмене и круговороте веществ в

биосфере благодаря наличию жизненно важных

элементов (О, С, N)



Защитная

Защищает живые организмы от губительных УФ,

рентгеновских и космических лучей

Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха

–

любое изменение его состава и

свойств, которое оказывает негативное

воздействие на здоровье человека и

животных, состояние растений и

экосистем.

Задымленность аэропорта Шереметьево (Москва, Россия) от дыма лесных пожаров в августе 2010 года.

Источники загрязнения

Пыльные бури

Вулканы

Пожары

Выветривание

Разложение

организмов

Антропогенные

источники

Естественные

источники

Промышленные

предприятия

Транспорт

Теплоэнергетика

Отопление жилищ

Сельское хозяйство

Классификация выбросов

вредных веществ в атмосферу

Газообразные

По агрегатному состоянию

Жидкие

Твердые

Диоксид серы SO

Диоксид углерода

СO

Оксиды азота NO

Углеводороды C

Сажа

Пыль неорганическая

и органическая

Смолистые вещества

Свинец и его

соединения

Кислоты

Щелочи

Растворы солей

Основные загрязнители

98 %

от общего

объема выбросов

вредных веществ

твердые частицы –

аэрозоли

более 70 вредных
веществ:
формальдегид,
фенол, бензол,
соединения свинца и
др. тяжелых
металлов, аммиак,
сероуглерод и др.

2 %

от общего

объема выбросов

вредных веществ

Экологические последствия

загрязнения атмосферы



ухудшение здоровья



выпадение кислотных дождей



возможное потепление климата
(парниковый эффект)



нарушение озонового слоя

Ухудшение здоровья

Заболевания дыхательных путей

диоксид

серы

Общая слабость, головокружение,

тошнота, сонливость, потеря

сознания, возможен летальный исход

угарный

газ

Проникают в лимфатическую систему,

задерживаются в легких, засоряют

слизистые оболочки

твердые
частицы

От кашля до летального исхода

Выхлопные

газы

Расстройства дыхания, кровообращения,

раздражение слизистой оболочки

желудочно-кишечного тракта, легких и

органов

зрения.

Смог

Кислотные дожди

Чистая дождевая вода рН = 5,6
CO

+ H

→ H

Кислотные осадки рН = 3–5
4NO

+ 2H

O + O

→ 4HNO

+ H

O → H

Максимально зарегистрированная

кислотность в Западной Европе рН = 2,3

Источники кислотных

дождей

вулканическая

деятельность,

деятельность

микроорганизмов

Антропогенные

источники

(60 %)

Естественные

источники

(40 %)

ТЭС, автотранспорт,

промышленность

почвенная эмиссия,

грозовые разряды,

горение биомассы

Антропогенные

источники

(63 %)

Естественные

источники

(37 %)

Основные реакции в

атмосфере

2SO

+ O

→ 2SO

+ H

O → H

2NO + O

→ 2NO

4NO

+ 2H

O + O

→ 4HNO

СМОГ

Смог – локальное загрязнение, при

котором газообразные загрязнители не
рассеиваются, а под действием
солнечного излучения образуют NО

газ коричневого цвета, О

и О

. Эти

продукты соединяются с аэрозолями и
пылью, вступают в реакции с другими
загрязнителями, и процесс идет
непрерывно, захватывая новые
загрязнители.

Парниковый эффект

– увеличение

содержание парниковых газов в
атмосфере и как следствие нагрев
нижних слоев атмосферы и
поверхности Земли

Парниковые газы

пары воды, CO

, хлорфторуглероды и др.

Механизм парникового

эффекта

Парниковые газы атмосферы пропускают внутрь большую часть
солнечного

коротковолнового

излучению,

но

препятствуют

длинноволновому излучению с поверхности Земли.

Причины потепления

климата



Антропогенные (пары воды, CO

, CH

хлорфторуглероды и др.)



Естественные (непостоянство
солнечной активности, изменение
магнитного и атмосферного
электрического поля Земли)

Последствия потепления

климата



таяние льдов,



подъем уровня воды в океанах,



затопление обширных территорий
суши,



исчезновение части животного и
растительного мира

Рамочная конвенция ООН об изменении климата (Рио-де Жанейро, 1992 г.)

Киотский протокол (Киото, Япония,1987 г. )

Нарушение озонового слоя

Функция озонового слоя - защита от

жесткого УФ-излучения (растения теряют
способность к фотосинтезу, у людей
наблюдается увеличение заболевания
раком кожи).

Озоновая дыра

пространство в озоновом

слое атмосферы с заметно пониженным

(до 50 %) содержанием озона.

Первая «озоновая дыра» была обнаружена

над Антарктидой в начале 80-х гг. ХХ века.

Монреальский протокол, 1987 г.

Причины образования

озоновых дыр

1. Антропогенные: хлорфторуглероды

(фреоны)



CFCl

hν → CFCl

+ Cl,



Cl + O

→ ClO + O



ClO + O

→ Cl + O

2. Естественные причины: природные

источники галогенов – вылканы, океаны

Средства защиты

атмосферы

1. Экологизация технологических

процессов:

•

создание замкнутых технологических

циклов, малоотходных технологий,

исключающих попадание в атмосферу

вредных веществ;

•

уменьшение загрязнения от тепловых

установок;

•

уменьшение загрязнения от

автотранспорта

Средства защиты

атмосферы

Очистка технологических газовых

выбросов от вредных примесей

Рассеивание газовых выбросов в

атмосфере

4. Использование зеленых насаждений
5.

Устройство санитарно-защитных зон,

архитектурно-планировочные решения

Средства защиты

атмосферы



Санитарно-защитная зона

(СЗЗ) – это

полоса, отделяющая источники

промышленного загрязнения от жилых или

общественных зданий для защиты

населения от влияния вредных факторов

производства.



Архитектурно-планировочные решения

–

правильное взаимное размещение

источников выбросов и населенных мест с

учетом направления ветров, сооружение

автомобильных дорог в обход населенных

пунктов и др.

Оборудование для

очистки выбросов



устройства для очистки газовых

выбросов от аэрозолей (пыли, золы,

сажи)

Циклоны, скрубберы, фильтры, электрофильтры



устройства для очистки выбросов от

газо- и парообразных примесей (NO,
NO

, SO

и др.)

Очистка от примесей путем каталитического

превращения, абсорбционный метод, адсорбционный

метод

Сухие пылеуловители
(циклоны)

Предназначены для

крупной пыли.

Принцип работы –

оседание частиц под

действием

центробежной силы.

Виды: одиночные,

групповые, батарейные

– корпус

– входной патрубок

– труба

– пылевой бункер

Мокрые пылеуловители

(скрубберы)

Предназначены для

мелкодисперсной пыли до

2 мкм.

Принцип работы – осаждение

частиц пыли на

поверхность капель под

воздействием сил инерции

и броуновского движения

– входной патрубок

– зеркало жидкости

– форсунки

Фильтры

Предназначены для мелкодисперсной пыли до 0,05 мкм

на поверхности пористых фильтрующих перегородок

Виды: тканевые (ткань, войлок, губчатая резина) и

зернистые

Электрофильтры

Предназначены для взвешенных частиц пыли до

0,01 мкм, масляного тумана.

Принцип работы основан на ионизации и

осаждении частиц в электрическом поле.

Очистка от примесей путем

каталитического превращения

Токсичные компоненты промышленных

выбросов превращаются в

безвредные или менее вредные

вещества путем введения в систему

катализаторов (Pt, Pd, Vd)



Каталитическое дожигание СО до СО



Восстановление NO

до N

Абсорбционный метод

Абсобрционный метод

– поглощение

вредных газообразных веществ

жидким сорбентом.

Сорбенты: NH

, HF,HCI

Аппаратура аналогична брызгальным

скрубберам в которых в качестве

жидкости используется сорбент.

Адсорбционный метод

Адсобрционный метод

– извлечение

вредных компонентов из

промышленных выбросов с помощью

адсорбентов (твердых тел с

ультрамикроскопической структурой).

Адсорбенты: активированный уголь,

цеолиты, AI