Промышленная экология

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

Т. Н. МЯСОЕДОВА

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

Учебное пособие

Ростов-на Дону – Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2017

УДК 574(075.8)
ББК 20.18 я 73

М995

Печатается по решению кафедры техносферной безопасности и химии 
Института нанотехнологий электроники и приборостроения Южного 

федерального университета (протокол №6 от 13.01.2017 г.)

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор Донского государственного

технического университета Ю. В. Есипов

кандидат технических наук, начальник экоаналитической лаборатории 

ФГБУ «ЧерАзтехмордирекция» Н. Ф. Копылова

Мясоедова, Т. Н.

М995 
Промышленная экология : учебное пособие / Т. Н. Мясоедова ; 

Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог :
Издательство Южного федерального университета, 2017. – 89 с.

ISBN 978-5-9275-2720-5
В учебном пособие рассмотрено понятие техногенной среды и

сформулированы основные пути экологизации техносферы в условиях интенсивного развития промышленного производства. Особое
внимание уделено вопросам распространения загрязняющих веществ в атмосфере и гидросфере. Показаны основные методы снижения негативного влияния на гидросферу, атмосферу и почву.

Пособие предназначено для студентов бакалавриата, обучаю
щихся по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность», а
также может быть полезно для студентов других инженерных специальностей.

УДК 574(075.8)
ББК 20.18 я 73

ISBN 978-5-9275-2720-5

© Южный федеральный университет, 2017
© Мясоедова Т. Н., 2017
© Оформление. Макет. Издательство

Южного федерального университета, 2017

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………….…………
5

1. ТЕХНОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ, ЗАГРЯЗНЕНИЕ
БИОСФЕРЫ………………………………………………………………….
6

1.1. Формирование техногенной среды. Понятие о природнотехнической геосистеме…………………………………………………….
6

1.2. Техногенный круговорот веществ……………………………………..
7

1.3. Пути экологизации техносферы и задачи промышленной
экологии……………………………………………………………………...
9

Вопросы для самоконтроля…………………………………………………
12

2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА……………………….
14

2.1. Характеристика загрязнений атмосферы……………………………...
14

2.2. Рассеивание в атмосфере выбросов промышленных предприятий…
17

2.3. Определение категории опасности предприятий…………………….
25

Вопросы для самоконтроля…………………………………………………
27

3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ………………………………………...
28

3.1. Характеристика загрязнений гидросферы…………………………….
28

3.2. Способы водообеспечения и водоотведения промышленных
предприятий………………………………………………………………….
29

3.3. Расчет разбавления сточных вод при выпуске в водоемы…………...
33

Вопросы для самоконтроля…………………………………………………
39

4. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ………………………………………………...
40

4.1. Источники загрязнения почвы…………………………………………
40

4.2. Контроль качества почвы………………………………………………
41

4.3. Проблема применения химических удобрений и последствия 
загрязнения почв…………………………………………………………….
43

4.4. Классификация пестицидов……………………………………………
45

Вопросы для самоконтроля…………………………………………………
53

5. МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ  
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ……………………………………….……
54

5.1. Методы снижения количества загрязняющих веществ, 
поступающих в атмосферу………………………………………………….
54

5.1.1. «Сухие» механические аппараты для обеспыливания
газовоздушных выбросов……………………………………………….….
54

5.1.2. «Мокрые» пылеулавливающие аппараты…………………………...
59

5.2. Методы снижения количества загрязняющих веществ,
поступающих в гидросферу………………………………………………...
62

5.2.1. Механическая очистка сточных вод………………………………...
62

5.2.2. Физико-химические методы очистки сточных вод………………...
68

5.2.3. Методы очистки почвы…………………………………………….…….
80

Вопросы для самоконтроля…………………………………………………
82

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...
83

ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ИТОГОВОГО САМОКОНТРОЛЯ………
84

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..
88

ВВЕДЕНИЕ

Уровень использования природных ресурсов и степень деградации 

окружающей среды в XXI столетии являются главной проблемой современного общества, как и в XX веке. В настоящее время как в нашей стране, 
так и в большинстве стран мира, считается общепризнанным, что проблема 
рационального использования природных ресурсов, предотвращения загрязнения окружающей среды, а следовательно, и проблема устойчивого 
развития современной цивилизации, обеспечивающей удовлетворение потребностей общества, но не ставящей под угрозу будущие поколения, может быть решена путем формирования нового подхода к организации и 
функционированию промышленных производств и экономической системы 
в целом. В основе такого подхода лежит промышленная экология.

Промышленная экология изучает взаимосвязь материального (в первую 

очередь промышленного) производства, человека и других живых организмов со средой их обитания.

Одной из главных задач промышленной экологии является нахождение 

путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания, деградации и загрязнения окружающей среды, а в 
конечном итоге – совмещение техногенного и биогеохимического круговоротов веществ.

В основе промышленной экологии лежит концепция «безотходной тех
нологии», предусматривающей цикличность материальных потоков.

1. ТЕХНОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ,

ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ

1.1. Формирование техногенной среды.

Понятие о природно-технической геосистеме

Неизбежным следствием развития общественного производства и по
требления является техногенное загрязнение биосферы. Организация хозяйственной деятельности для удовлетворения своих потребностей приводит к созданию промышленных предприятий, производящих полезную
продукцию. В технологическом процессе производства продукции предприятие использует материальные и энергетические ресурсы, источником
которых является природная среда. Совокупность процессов добычи,
транспортировки, переработки определенных видов природных ресурсов в
полезную продукцию называется ресурсным циклом (антропогенный круговорот вещества и энергии). Примерная схема ресурсного цикла, отражающая основные пути техногенного загрязнения биосферы, представлена на
рис.1.

Рис.1. Схема ресурсного цикла

1.2. Техногенный круговорот веществ 

7

1.2. Техногенный круговорот веществ

Из-за имеющихся несовершенств существующих технологий транспор
тировки, аварий и техногенных катастроф в процессе добычи и транспортировки природных ресурсов к местам промышленной переработки происходит частичная потеря самого объекта. Это приводит к попаданию в природную среду веществ в концентрациях, значительно превышающих возможные фоновые значения. Несмотря на то, что данные вещества имеют
природное происхождение, их классифицируют как загрязнения биосферы.
Например, техногенное загрязнение биосферы, связанное с транспортом
природных ресурсов, – это загрязнение вод мирового океана сырой
нефтью, которое происходит в результате слива балластных и промывочных вод, загрязненных нефтью, и различного рода аварий. С нефтеналивными судами каждый год в океан попадает до 6 млн т нефти. Экологические последствия от разлива нефти всегда трудно учесть, так как загрязнение нефтью нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, оно
значительно меняет условия обитания всех видов живых организмов и
накапливается в биомассе. Нефть относится к продуктам длительного распада. Очень быстро происходит покрывание ею поверхности вод плотным
слоем нефтяной пленки. Пленка не позволяет проникать воздуху и свету.
Так, одна тонна нефти может покрыть пленкой поверхность воды площадью 10–15 км2. Даже при попадании небольшого количества нефти на оперения птиц происходит нарушение терморегуляции, что может привести к
гибели животных [1].

Промышленные предприятия выступают основными объектами со
зданной человеком техносферы. При создании и функционировании промышленных предприятий происходит разрушение привычных мест обитания живых организмов. В результате проведения технологических процессов происходит превращение природных ресурсов либо продуктов их первичной обработки в общественнополезную продукцию. Вследствие того,
что применяемые техника и технологии несовершенны, одновременно с
целевым продуктом происходит образование и других «ненужных» веществ, таких как отходы производства в виде газообразных выбросов в атмосферу, загрязненные сточные воды, твердые вещества (материалов).
Иногда при помощи специальных технологий происходит частичное извлечение полезных компонентов из отходов, которые могут быть использованы непосредственно в сфере потребления либо идут на какое-либо пред

1. Техногенный круговорот веществ. Загрязнение биосферы

8

приятие в виде вторичных материальных ресурсов (ВМР). Все же современный уровень развития техники и технологий не позволяет избежать
сброса отходов производства в биосферу. Расчеты позволяют увидеть, что
в среднем в конечный продукт, который потребляется обществом, переходит только 1–1,5 % от общего количества веществ, которые вовлекаются в
производство. Остальную часть составляют отходы, выбрасываемые в биосферу и нарушающие взаимосвязанные равновесные процессы в экосистемах. Когда отходы производства и потребления попадают в атмосферу,
гидросферу, литосферу, они загрязняют биосферу и изменяют естественный фоновый состав природной среды [1, 2].

По химической природе отходы являются смесями веществ сложного

качественного и количественного состава, они обладают различными физическими, химическими, физико-химическими свойствами. Попадая в
биосферу, вещества, которые входят в состав материальных отходов,
накапливаются в природных средах или химически взаимодействуют с
компонентами атмосферы, гидросферы, литосферы и живыми организмами. Из-за накопления и (или) взаимодействия компонентов отходов с компонентами биосферы происходит изменение химического состава среды
обитания живых организмов, это может вызвать их адаптацию к новым
условиям либо гибель.

На живые организмы могут оказывать воздействие энергетические «от
ходы» производства – тепловые потоки, шум, вибрация, ультразвук, электромагнитные поля, ионизирующие излучения. Энергетические «отходы»
производства – это энергетические загрязнения биосферы. Энергетические
ресурсы мира используются всего на 25 %, а остальные 75 % теряются по
ходу энергетического потока от добычи энергетического сырья до его конечного использования и, в результате попадания в биосферу, нарушают
естественные процессы энергообмена в экосистемах. При воздействии
энергетических загрязнений биосферы происходит изменение физических
параметров среды обитания живых организмов, это тоже может привести
либо к их адаптации к новым условиям, либо гибели [1].

Отходы производства являются материальными и энергетическими за
грязнениями биосферы, их делят на три группы, в зависимости от характера их воздействия на биоту:

группа  – вещества (индивидуальные или смеси), которые не утилизи
руются живыми организмами и вызывают их угнетение и гибель при лю

1.3. Пути экологизации техносферы и задачи промышленной экологии 

9

бых, даже очень малых, концентрациях в природных средах (токсичные отходы, ксенобиотики);

группа  – вещества, которые частично утилизируются живыми орга
низмами биосферы в определенном интервале концентраций, но вызывают
угнетение и гибель организмов вне этого интервала концентраций (условно
нетоксичные отходы);

группа  – энергетические отходы, которые вызывают изменение фи
зических параметров среды обитания или непосредственно воздействуют
на живые организмы.

Наиболее опасными для биоты являются аварии и аварийные выбросы

промышленных предприятий. Основным процессом, сопутствующим аварии, является процесс разрушительного высвобождения собственного
энергозапаса предприятия, в результате чего сырье, а также промежуточные продукты, продукция предприятия и отходы производства, технологическое оборудование вовлекаются в аварийный процесс и создают поражающие факторы для окружающей среды, населения, самого предприятия и
соседних промышленных и бытовых объектов. Пожары, взрывы, выбросы
токсичных веществ сопровождают аварии на промышленных предприятиях. При этом резко изменяются параметры среды обитания живых организмов, это может приводить к нарушению равновесий и потере устойчивости
экосистемы, которая находится в зоне воздействия поражающих факторов.

1.3. Пути экологизации техносферы и задачи

промышленной экологии

На протяжении длительного периода развития общества не поднима
лись вопросы о влиянии промышленных предприятий на окружающую
среду и возникновении связанных с этим экологических опасностей. Только такие проблемы, как повсеместное загрязнение атмосферы, почвы, водоемов токсичными химическими веществами, вымирание огромного числа
видов живых организмов, потепление климата, «озоновые дыры», загрязнение пищевых продуктов пестицидами, болезни заставили человечество
осознать необходимость экологизации техносферы. Существует несколько
этапов и путей перехода к такой техносфере:

- создание систем управления воздействием промышленных предприя
тий на окружающую среду;

1. Техногенный круговорот веществ. Загрязнение биосферы

10

- совершенствование технологий очистки промышленных выбросов,

сбросов;

- совершенствование системы экологического нормирования загрязне
ний;

- создание малоотходных и безотходных технологий, производств,

комплексов.

В связи с тем, что практически невозможно в течение относительно ко
роткого интервала времени произвести замену всех технологических процессов, используемых в промышленности, на более совершенные, которые
не загрязняют биосферу, на начальном этапе экологизации техносферы актуальной является задача управления воздействием промышленных предприятий на окружающую среду. Любая система управления воздействием
на окружающую среду включает в себя: механизмы регулирования – экономические, правовые, социальные; средства регулирования (контроля) –
технические,
технологические,
организационные;
информационно
аналитические системы, которые позволяют: получить достоверную информацию о воздействии предприятия на окружающую среду, спрогнозировать изменения в ее состоянии [4].

Экономические механизмы регулирования направлены на региональное

планирование и материально-техническое обеспечение природоохранной
деятельности; установление лимитов использования природных ресурсов и
лимитов выбросов в окружающую среду; установление размеров платежей
за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды;
введение системы экономического стимулирования и льгот за деятельность
в области рационального природопользования и охраны окружающей
среды.

Правовые механизмы регулирования направлены на введение регио
нальных экологических нормативов качества окружающей среды и системы юридической ответственности за нарушение природоохранного законодательства. Для того чтобы регулировать отношения в сфере охраны окружающей среды и рационального природопользования, осуществляют разработку соответствующего регионального природоохранного законодательства – системы нормативных подзаконных актов, которые издаются
органами местного самоуправления и местной администрацией.

Социальные механизмы регулирования – это мероприятия и средства,

которые способствуют развитию принципов экологической этики, а также

1.3. Пути экологизации техносферы и задачи промышленной экологии 

11

внедрению их в массовое сознание. Задачами социального регулирования
является экологическое образование и воспитание, формирование общественного мнения, информационное обеспечение в области регулирования
качества окружающей среды.

Средства регулирования (контроля) – технические, технологические

средства и организационные мероприятия, приводящие к уменьшению техногенного воздействия на окружающую среду. К ним относятся мероприятия по предотвращению образования, уменьшению объемов и степени
опасности
вновь
образующихся
отходов,
совершенствованию
систем

очистки промышленных выбросов.

Информационно-аналитические системы включают в себя мониторинг

источников воздействия на окружающую среду, являющийся частью экологического мониторинга состояния окружающей среды. В ходе данного
вида мониторинга осуществляют наблюдение за источниками воздействия,
местами захоронения отходов как потенциальных источников загрязнения
окружающей среды, проводят оценку воздействия отдельных источников
на окружающую среду, определяют приоритетность факторов и источников воздействия, проводят оценку степени опасности источников и факторов воздействия. Задачей данного вида мониторинга выступает прогнозирование и разработка стратегий предотвращения негативных последствий
воздействия различных источников загрязнения на окружающую среду с
учетом экономических, социальных и экологических аспектов [2,4].

Для регулирования качества окружающей среды требуется определение

экологически допустимого уровня техногенного воздействия, разработка
норм воздействия в каждом регионе и в каждой точке среды. Задачей экологического нормирования является разработка таких норм, на основе которых разрабатываются критерии, направленные на ограничение отдельных источников и факторов воздействия. Система регламентации техногенных
нагрузок,
существующая
сегодня,
базируется
на
санитарно
гигиенических нормативах, которые разработаны в предположении, что
наиболее слабым звеном биоты является человек. Она часто является не
эффективной и не обеспечивает сохранение природных комплексов.

Одним из главных перспективных направлений экологизации техно
сферы является создание малоотходных и безотходных технологий, производств, внедрение которых позволит предотвратить загрязнение непосредственно в технологическом цикле и снизит нагрузку на очистные сооруже