Основы экотехносферной безопасности
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Инфра-Инженерия
Авторы:
Букейханов Нурым Раимжанович, Чмырь Инна Михайловна, Гвоздкова Светлана Ильинична, Бутримова Елена Владимировна, Никишечкин Анатолий Петрович, Кулизаде Дмитрий Игоревич
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 132
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-0503-4
Артикул: 766820.01.99
Рассмотрены основные термины в области обеспечения экотехносферной безопасности, показаны инженерные методы разработки соответствующей техники и технологий, а также минимизации негативного воздействия физических факторов. Раскрыт смысл термина «экотехносферная безопасность» и приведены причины для его введения. Представлены примеры проектов решения проблем экологической и техносферной безопасности.
Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 20.03.01, 20.04.01 «Техносферная безопасность» и 15.04.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 20.03.01: Техносферная безопасность
- ВО - Магистратура
- 15.04.05: Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
- 20.04.01: Техносферная безопасность
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ОСНОВЫ ЭКОТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2021
УДК502.17(075)
ББК20.18
0-75
Авторы:
Н. Р. Букейханов, И. М. Чмырь, С. И. Гвоздкова, Е. В. Бутримова, А. П. Никишечкин, Д. И. Кулизаде
0-75 Основы экотехносферной безопасности : учебное пособие / [Н. Р. Букейханов и др.] - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. -132 с.: ил., табл.
ISBN 978-5-9729-0503-4
Рассмотрены основные термины в области обеспечения экотехносферной безопасности, показаны инженерные методы разработки соответствующей техники и технологий, а также минимизации негативного воздействия физических факторов. Раскрыт смысл термина «экотехносферная безопасность» и приведены причины для его введения. Представлены примеры проектов решения проблем экологической и техносферной безопасности.
Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 20.03.01, 20.04.01 «Техносферная безопасность» и 15.04.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».
УДК502.17(075)
ББК 20.18
ISBN 978-5-9729-0503-4
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2021
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021
СОДЕРЖАНИЕ
Список аббревиатур.................................................4
Введение...........................................................5
1. Понятия и термины. Основные разделы.............................8
2. Понятия, термины экотехносферной безопасности..................12
3. Система экотехносферного образования...........................18
4. Технологии и техника ЭТХБ......................................24
4.1. Автоматизация............................................24
4.2. Математическое моделирование технологических процессов при разработке и отладке АСУ ТП...............................25
4.3. Конструирование - инструмент повышения уровня сбережения материалов и энергии...........................................26
5. Минимизация негативного воздействия физических факторов для обеспечения экотехносферной безопасности.......................79
6. Функциональные и конструкционные материалы. Источники энергии..88
6.1. Материалы и реагенты.....................................88
6.2. Источники энергии.......................................111
Список литературы................................................125
3
СПИСОК АББРЕВИАТУР
АСУ ТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
АЭС - атомная электростанция
АХОВ - аварийно химически опасные вещества
BMP - вторичные материальные ресурсы
ВЭР - вторичные энергетические ресурсы
ЕСКД - Единая система конструкторской документации
МПМ - многокомпонентные порошковые материалы
МППМ - многокомпонентные полидисперсные порошковые материалы
ПАВ - поверхностно-активные вещества
ПДВ - предельно допустимый выброс ксенобиотиков в атмосферу
ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ
ПДС - предельно допустимый сброс ксенобиотиков в гидросферу
ПДУ - предельно допустимый уровень опасных физических факторов (электромагнитное излучение, шум, вибрация, ультразвук)
ПЭТФ - полиэтилентерефталат
САР - система автоматического регулирования
СДЯВ - сильнодействующие ядовитые вещества
СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость
СОТС - смазочно-охлаждающее технологическое средство
ТБО - твердые бытовые отходы
ПЛК - программируемый логический контроллер
ТПО - твердые промышленные отходы
ТПБО - твердые промышленные и бытовые отходы
ТС - техническая система
ТЭС - тепловая электростанция
УВМ - управляющие вычислительные машины
УСО - устройства аналогового и цифрового ввода и вывода данных
ХТС - химико-технологическая система
ХОВ - химически опасное вещество
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
ЦСО - централизованная система очистки
ЭМП - электромагнитные поля
ЭМИ - электромагнитные излучения
ЭСП - электростатические поля
ppm - миллионная доля (пропромилле) - единица измерения каких-либо относительных величин, равная 1-Ю⁻⁶ от базового показателя, (от англ, parts per million или лат, pro pro mille, читается «пи-пи-эм». «частей на миллион»)
4
ВВЕДЕНИЕ
Исследование глобальной проблемы ухудшения качества природной, производственной и бытовой среды и методов минимизации уровней опасностей для улучшения качества существования природы и жизни человека - актуальная проблема современности. Эту работу проводят на уровне академической и прикладной наук по разработке управленческих и инженерных методов, подготовки кадров и формирования экологически ориентированного менталитета населения. Результаты научной, производственной, педагогической и управленческой работы сформировали направления деятельности и термины «устойчивое развитие», «безопасность жизнедеятельности», «экологическая безопасность» (ЭБ), «техносферная безопасность» (ТХБ), «ноксология», «урбоэколо-гия».
Федеральный закон «Об охране окружающей среды» трактует ЭБ как «состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий ».
Процессы управления экологической и техносферной безопасностью связаны неразрывно. В данном учебном пособии для отражения общих свойств экологической и техносферной безопасности предлагается использовать термин «экотехносферная безопасность» (далее ЭТХБ).
Управление ЭТХБ ориентировано на создание благоприятной для человека техносферной и экологической природной среды социальными и инженерными методами. Приведем пример приоритетности возможности обеспечения баланса нормальной природной и техносферной среды только при разработке проектов и реализации экологически ориентированного производства, обеспечивающего нормативы содержания ксенобиотиков в окружающей природной среде (табл. В1).
Основанием для введения термина экотехносферная безопасность» является то, что понятие «техносферная безопасность» не имеет четкого определения. Составляющие термин понятия имеют следующие значения: (техносфера -от греческого techne - искусство, мастерство и sphaira - шар, сфера) - это часть биосферы, преобразованная людьми с помощью прямого и косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия социальноэкономическим потребностям человечества. Согласно ГОСТ Р 52104-2003 «Ресурсосбережение. Термины и определения» техносфера - «часть биосферы, коренным образом преобразованная человеком в технические и техногенные объекты (ресурсы, здания, дороги, механизмы, сооружения и др.), становящиеся частью ноосферы с целью удовлетворения социально-экономических потребностей» . Техносфера постепенно разрушает экосистемы и повышает влияние на человека техногенных негативных факторов.
5
Таблица Bl
Пример обоснования термина «экотехносферная безопасность»
Природный фактор Техносферный фактор
Воздействие Воздействие
Пример на растения, животных, на человека Пример на растения, на человека
фактора ПОЧВУ фактора животных, почву
Качество фактора Качество фактора
Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма Производство Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма
теплых домов,
Температура * * одежды * * *
природной с вредными
среды ниже выбросами
30 °C Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма Экологическое Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма
производство
* * теплых домов, * * *
одежды
Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма Производство Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма
Температура кондиционеров
природной * * с вредными * * *
среды выше выбросами
30 °C Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма Экологическое Минус Плюс Норма Минус Плюс Норма
* * производство * * *
кондиционеров
В работе [4] исследовано содержание терминов «экологическая безопасность» и «техносферная безопасность». Можно согласиться с мнением авторов, что «Основное отличие данных сфер знаний - это направленность. ЭБ как вид деятельности является логическим продолжением проблемы охраны окружающей среды и направлена в большей степени на ее защиту, тогда как ТХБ ориентирована больше на создание благоприятных для человека условий существования в преобразуемой человеком биосфере - техносфере».
«Целью управления ЭБ является обеспечение выполнения экологических норм и требований, рационального использования природных ресурсов, их восстановление и воспроизводство. Цель управления ТХБ - это создание благоприятных для человека условий существования в техносферной среде». На уровне управления в настоящее время реализуют ряд системных мер для обеспечения безопасности человека в техносфере (безопасность труда, защита в чрезвычайных ситуациях, пожарная защита и др.).
Из данных, приведенных в таблице В1, следует, что возможны ситуации, при которых обеспечение техносферной безопасности человека может нанести вред природной среде в случае экологически опасного производства электроэнергии, например ТЭЦ, использующих как топливо уголь с повышенной концентрацией серосодержащих веществ (или ТЭЦ с неэффективными очистными сооружениями).
В данном глоссарии (учебном пособии) по проблемам экотехносферной безопасности в рамках задач технологического университета подготовки специалистов, способных эффективно решать проблемы ТХБ и ЭБ, - информация изложена в разделах: система подготовки специалистов управлению экотехносферной безопасности, реестр терминов и понятий, в инженерные методы разработки техники, технологий и производств, материалы и энергия, минимизация воздействий физических факторов, обеспечивающих системный подход к минимизации негативных параметров техносферной и природной среды и улучшению качества жизни человека и состояния окружающей природной среды.
Особое внимание уделено вопросам, формирующим у студентов компетенции по умению работать креативно, которые представлены примерами методов разработки проектов решения проблем экологической и техносферной безопасности.
7
1. ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ. ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ
Таблица 1.1
1. Наименование понятий, Раздел и страница учебного пособия
терминов, методов управления, 2. Понятия, 3. Система 4. Технологии 5. Минимизация 6. Материалы,
технологий, техники, термины экотехносферного и техника ЭТХБ негативных реагенты, виды
материалов, реагентов, образования физических энергии
видов энергии факторов для ЭТХБ
1 2 3 4 5 6
Абсорбер 29
Автоматизация, примеры экозащитных 24
технологий, оборудования
Адгезия 15
Адсорбция 29
Алгоритмические и креативные 19
методы решения задач
Анодирование 34
Аспирация 31
Ацетилен 91
Аэротенк 55
АЭС, АЭС плавучая 113
Бактерицидная установка 74
Барботирование 32
Безотходные и малоотходные 13
технологии
Биовентилирование почв 61
Биогаз 119
Биоразлагаемые полимеры 95
Биотопливо (биогаз 118, 119
из водорослей)
Биоэтанол (биометанол, 121
биобутинол, диметиловый эфир)
Биодизель 122
Биологические методы очистки воды 54
Биофильтры 58
Вибрация, методы защиты 86, 87
Водородная энергетика 123
Выщелачивание урана 33
Гелиоэнергетика 114
Геотермальная электростанция 118
8
Продолжение таблицы 1.1
1 2 3 4 5 6
Гидропоника 63, 64, 66
Гидросепарация 62, 63
Гидроциклоны 46
Гидрофобные покрытия 96
Грохот 72
Десорбция 31
Дожигатель 43
термокаталитический
Дрова, пеллеты, щепа, горбыль 119
Жидкие кристаллы 91
Золочение 34
Ионный обмен 53
Инсинираторы, мусоросжигательные 62, 69, 70
заводы
Интеллектуальные (смарт) материалы 99
Инфракрасное излучение 82
Канцероген 97
Каталитические реакторы 43
Каталитический нейтрализатор 72 97
Классы опасности отходов 15
Клеи 104
Коагуляция, коагулянты 51
и флокулянты
Компактирование 15
Композиционные материалы 106
(композиты)
Компостирование ТКО 71
Компримирование 15
Кондиционирование, сплит-системы 75
Конструирование 26
Криобластинг 34, 72
Лавсан (полиэтилен-терефталат) 95
Лакокрасочные материалы 97
Легирование 90
Латунь, латунирование 34
Метанол 96
Метантенк 55
Металлы и сплавы железа (чугуны, 89
стали)
Мышцы искусственные 76
Наноматериалы 108
Нейтрализация сточных вод 54
Нефтеловушки 48
9
Продолжение таблицы 1.1
1 2 3 4 5 6
Никелирование 33
Окситенк 57
Оксидирование 34
Омеднение 34
Осмос, обратный осмос 53
Отстойники 45
Очистка воздуха от пыли 37
Очистка от СО2, серы, оксидов азота 34-37
Очистка воды 54
Очистка почв 69
ПАВ 105
Переработка отходов 67
ПЛК 24
рН - водородный показатель 16
Полиамиды 94
Поливинилхлорид 13 92
Полипропилен 93
Прототипирование 3D 18,21
Пылеуловитель ротационный 40
Радиационное излучение, защита 84
Рециклинг. Риски. Надежность 15
Роботы, экзоскелеты 75
Родирование 34
Санитарно-защитная зона 16
Свет синий 80
Сепарация 16 62
Септики 50
Серебрение 34
Система. Определение 12
Система техническая, 12
социотехническая система
Слоевого сжигания метод. МСЗ 69
Смарт-ЛКМ (лакокрасочные 97
материалы)
Социотехническая система (СТС) 12
СОЖ 16
Сопло 75
Термоядерная энергетика 113
Тефлон 95
Техносферная безопасность 13
(экотехносферная безопасность)
10
Окончание таблицы 1.1
1 2 3 4 5 6
Техногенный риск (риск аварии, 12
социальный риск)
Топливный элемент 74
Теплоэлектростанции 111
Ультрафиолетовое излучение 83
Университет. Цели и задачи 12
экотехносферного образования
Фенол 91
Фильтры пылеулавливающие 40-43
Фильтры для очистки сточных вод 44-45
Фиторемедиация 61
Флокуляция, флотация, установки 51, 52
Фотосинтез искусственный 27
Циклоны 37-39
Штаммы 92
Хромирование 33
Цинкование 33
Чрезвычайная ситуация 13
Шум. Методы защиты 85, 86
Эжектирование, эжектор 73
Экстракция 53
Электродиализ 53
Электролиз 33
ЭМИ, защитные экраны 79, 80
Эпоксидные клеи 104
Эргономичность 17
11