Прогноз взаимодействия человека со средой

     Энергосбережение  — это разработка систем, более  эффективно использующих энергию, т. е. обеспечивающих такой же или даже более высокий уровень транспортных услуг, освещения, отопления, производительности труда и т. д. при меньших энерготратах, а именно:

     — вдвое сокращен расход автомобильного горючего — с 18,2 до 9,1 л на 100 км пробега. Только это уже позволяет экономить около 2 млн баррелей сырой нефти в сутки;

     — разработаны модели автомобилей, у  которых средний расход горючего 2,23-3,4 л на 100 км пробега, фирма «Рено» создала автомобиль, использующий 1,9 л на 100 км пробега;

     — улучшив термоизоляцию помещений, можно снизить энергорасходы на отопление и охлаждение и сэкономить еще по меньшей мере миллиард баррелей нефти в год;

     — заменив традиционные электролампы флуоресцентными: у ламп накаливания кпд составляет всего 5%, а 95% энергии теряется в виде тепла; у флуоресцентных ламп КПД близок к 95%;

     — когенерирование подразумевает  размещение электрогенератора вместе с источником энергии для него непосредственно в каждом здании. Тогда выделяемое при получении электричества тепло используется на месте для отопления и горячего водоснабжения (зимой) и кондиционирования (летом). В результате можно сэкономить 30% топлива. Еще одно преимущество когенерирования состоит в том, что исключаются перебои в электроснабжении и падения напряжения в сети, случающиеся в высокоцентрализованных системах;

     — экономия сырой нефти и других видов ископаемых топлива позволит смягчить парниковый эффект, связанный с выбросами в атмосферу двуокиси углерода, сократить масштабы кислотных дождей, снизить приземной уровень озона и других загрязнителей воздуха, возникающих в основном при сжигании этих энергоресурсов;

     — изменение образа жизни. Быт современных  людей весьма расточителен в смысле энергозатрат. Некоторые его изменения (не использовать одноразовую тару, сдавать бутылки, бумагу, вторичное сырье и т. д.) могут обеспечить энергосбережение.

     Снизить потребление сырой нефти и  других традиционных видов топлива  можно, заменив их другими источниками  энергии. Такой переход неизбежен  в долгосрочной перспективе, поскольку  возможности энергосбережения ограничены законами термодинамики. Все это, естественно, должно сочетаться с развитием энергосберегающих технологий.

     Защита  окружающей среды — комплексная  проблема, которая может быть решена только совместными усилиями специалистов различных отраслей науки и техники. Наиболее эффективная форма защиты окружающей среды от вредного воздействия промышленных предприятий — переход к малоотходным и безотходным технологиям, а в условиях сельскохозяйственного производства — к биологическим методам борьбы с сорняками и вредителями. Это потребует решения целого комплекса сложных технологических, конструкторских и организационных задач. Экологизация промышленного производства должна развиваться по следующим направлениям:

• совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов вредных примесей и отходов в окружающую среду;
• широкое внедрение экологической экспертизы всех видов производств и промышленной продукции;
• замена токсичных и неутилизируемых отходов на нетоксичные и утилизируемые;
• широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей среды.

     Таким образом, рациональное использование  ресурсов и обеспечение качества окружающей среды являются общей  задачей, которую должны решать специалисты  различных областей науки и отраслей техники.

     Инженерно-экологические мероприятия предполагают создание такой природно-промышленной системы, которая позволила бы обеспечить эффективное использование и охрану природных ресурсов в процессе работы того или иного производства. В инженерно-экологические мероприятия входят три группы мероприятий: инженерные, экологические и организационные.

     Инженерные  мероприятия направлены на совершенствование существующих и разработку новых технологических процессов, машин, механизмов и материалов, используемых в производстве с целью исключения или смягчения негативных воздействий предприятий на природную среду.

     Экологические мероприятия обеспечивают самоочищение (при загрязнении) природной среды или самовосстановление (при нарушении равновесия). Экологические мероприятия могут быть абиотическими и биотическими.

     Подгруппа абиотических мероприятий основана на использовании естественных, физических и химических, процессов, протекающих во всех составляющих биосферы, которые позволяют снизить опасность вредного антропогенного воздействия, уменьшить или исключить его последствия.

     Биотические мероприятия основаны на использовании живых организмов, обеспечивающих функционирование экологических систем в зоне влияния производства. К ним относятся биологическая рекультивация и биологическая очистка сточных вод, ликвидация загрязнений почв с помощью специальных растений или микроорганизмов, способных извлекать и перерабатывать загрязняющие вещества. Биотическим мероприятием является также самозарастание нарушенных земель.

     Организационные мероприятия связаны с управлением, структурой и функционированием создаваемы: или действующих природно-промышленных систем. Они подразделяются на плановые и оперативные.

     Классификация инженерных мероприятий,

     направленных  на охрану окружающей среды 

     Плановые  мероприятия рассчитаны на длительную перспективу с учетом развития производства непроизводительной инфраструктуры крупных природно-промышленных систем. К ним относятся выбор месторасположения новых производств с учетом взаимного расположения других источников загрязнений атмосферы; передислокация из городов и поселков предприятий с высокой интенсивностью вредного воздействия; выбор места расположения отвалов и свалок; перемещение рекреационных территорий, объектов культурного назначения из зон воздействия и влияния предприятий в чистые зоны; изменение путей и режимов движения транспорта; устройство санитарно-защитных зон.

     К подгруппе оперативных относятся  мероприятия, применяемые в экстремальных  ситуациях, возникающих на производстве или в природной среде.

     Экстремальные ситуации на производстве обычно сопровождаются авариями (взрывы, пожары, разрывы трубопроводов) и приводят к залповым выбросам и  сбросам, загрязняющим окружающую среду.

     Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными.

     Подобно любой экологической системе, где  вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

     Принципиально новый подход к развитию всего  промышленного и сельскохозяйственного  производства — создание малоотходной и безотходной технологии.

     Понятие «полностью безотходная технология» условное, так как ни одно производство невозможно без отходов. Даже природные круговые процессы сопровождаются образованием отходов.

     Малоотходные  и безотходные технологические  процессы и системы должны функционировать таким образом, чтобы не нарушать естественного хода процессов, протекающих в природе.

     Разработаны следующие рекомендации по созданию малоотходных и ресурсосберегающих технологий:

• все производственные процессы должны осуществляться при минимальном числе технологических этапов, поскольку на каждом из них образуются отходы и теряется сырье;
• технологические процессы должны быть непрерывными, что позволяет наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
• единичная мощность технологического оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному коэффициенту полезного действия и минимальным потерям;
• при разработке нового технологического оборудования необходимо предусматривать широкое использование автоматических систем на базе компьютерной техники, обеспечивающих оптимальное ведение технологических процессов с минимальным выходом вредных веществ;
• выделяющаяся в различных технологических процессах теплота должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы, сырье и снизят тепловую нагрузку на окружающую среду.

     С учетом этих общих рекомендаций можно  определить основные направления в совершенствовании малоотходных технологий для отраслей промышленности, наносящих урон окружающей среде.

     Так, в энергетике необходимо шире использовать новые методы сжигания твердого топлива, например в кипящем слое, а также оборудования, в частности горелок с низким выходом вредных веществ, что способствует снижению содержания вредных веществ в отходящих газах; разрабатывать эффективные системы очистки этих газов от пыли и оксидов серы и азота; применять экологически чистые источники энергии: термальных вод, солнечную, ветра, воды.

     В черной и цветной металлургии  необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное и рациональное использование рудничного сырья:

     — вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производств, снижение выбросов и сбросов вредных  веществ с отходящими газами и  сточными водами;

     — использование отвальных твердых  отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, дорожных покрытий и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

     — использование ресурсосберегающих процессов, позволяющих интенсифицировать  процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоносителей, снизить объем отходящих газов и вредную нагрузку на окружающую среду;

     — резкое сокращение расхода свежей воды и уменьшение количества сточных  вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

     — разработка и широкое внедрение  на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного

     В последние годы в экологической  науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.

     Применительно к охране окружающей человека природной  среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (Журавлев В.П. и др., 1995).

     История биотехнологии насчитывает тысячелетия (хлебопечение, виноделие, сыроделие  и т. д.). Однако ежегодно появляются новые прикладные направления биотехнологии, общим подходом для которых является искусственное создание условий для эволюционных, биогеохимических процессов на Земле в виде характерных биореакторов, реализующихся с большими скоростями, оставаясь совместимыми по своим продуктам с окружающей природной средой.

     Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:

• утилизация твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
• биологическая очистка природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
• микробное восстановление загрязненных почв, получение микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
• компостирование (биологическое окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);
• создание биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.