Экология отраслевого производства

A.  H. Корчевский, В. Г. Самойлик, А. Е. Воробьев








            ЭКОЛОГИЯ ОТРАСЛЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА



Учебник
























Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 504:622
ББК 20.1:33.4
К70

                 Рекомендовано учёным советом ГОУ ВПО «ДонНТУ» в качестве учебного издания для обучающихся образовательных учреждений высшего образования (Протокол № 6 от 28.10.2022 г.)


Рецензенты:
доктор технических наук, профессор, начальник научно-исследовательской части ГОУ ВПО «ДонНТУ» Лабинский Константин Николаевич;
доктор технических наук, профессор, директор Государственного учреждения ИФГП Стариков Геннадий Петрович




     Корчевский, А. Н.

К70       Экология отраслевого производства : учебник / А. Н. Корчевский,
     В.  Г. Самойлик, А. Е. Воробьев. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 168 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-1375-6

           Рассматриваются основы природоохранного права, законодательные и нормативные акты в области охраны и защиты окружающей среды. Подробно изложена система государственного управления в области природопользования. Рассмотрены виды и источники загрязнения окружающей среды в различных отраслях промышленности, особенности нормирования качества окружающей среды. Показаны пути снижения отрицательного влияния антропогенных факторов на окружающую среду.
           Для обучающихся по специальности «Горное дело» специализации «Обогащение полезных ископаемых» всех форм обучения.

УДК 504:622
ББК 20.1:33.4










ISBN 978-5-9729-1375-6

     © Корчевский А. Н., Самойлик В. Г., Воробьев А. Е., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ..........................................................5
1. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ.................................7
1.1. Современная экология.........................................7
1.2. Экологические законы.........................................9
1.3. Методологические особенности современной экологии............9
2. ЧЕЛОВЕК И ЕСТЕСТВЕННАЯ СРЕДА..................................11
2.1. Понятие о естественной среде................................11
2.2. Биохимический цикл миграции веществ в биосфере..............14
2.3. Влияние человека на естественную среду......................17
3. СИСТЕМА ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ..................19
3.1. Законодательная база........................................19
3.2. Государственное регулирование и контроль природопользования.24
3.3. Экологический мониторинг....................................29
3.4. Основные методы физико-химического контроля состояния окружающей среды.................................................33
3.5. Экологическая экспертиза....................................36
3.6. Показатель экологической эффективности мероприятия по охране окружающей среды.................................................42
3.7. Оценка воздействия на окружающую среду......................45
4. НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ........................51
4.1. Предельно допустимые концентрации (ПДК).....................51
4.2. Производственно-хозяйственные нормативы воздействия на окружающую среду..............................................61
4.3. Категории объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду..............................................66
4.4. Санитарно-защитная зона.....................................70
5. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ.....................................74
5.1. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха на промышленных предприятиях.....................................74
5.2. Основы формирования твердых и жидких загрязнителей атмосферного воздуха.............................................79
5.3. Основы формирования газообразных загрязнений атмосферы......82
6. ЗАЩИТА ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ. ОХРАНА РЕСУРСОВ ЗЕМНЫХ НЕДР......................................................83
6.1. Значение почвы для человека.................................83
6.2. Источники и причины загрязнения почвы.......................84
6.3. Мероприятия по защите почв..................................94
6.4. Минерально-сырьевые ресурсы, их значение и классификация....97

3

7. ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ................................................99
7.1. Охрана лесов и других видов растительных ресурсов...........99
7.2. Охрана наземных животных..............................101
7.3. Охрана рыбных ресурсов................................103
7.4. Основы заповедного дела и природно-заповедный фонд Донбасса.105
8. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ..............................108
8.1. Чрезвычайные экологические ситуации...................111
8.2. Предотвращение аварий и ликвидация их вредных экологических последствий................................................117
9. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.............................................119
9.1. Горнодобывающая отрасль...............................119
9.2. Охрана окружающей среды в металлургической промышленности...122
9.3. Охрана окружающей среды в химической промышленности...123
9.4. Охрана окружающей среды в строительной индустрии......125
10. ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА, ТРАНСПОРТА И ВОЕННОЙ СФЕРЫ............................................128
10.1. Топливно-энергетический комплекс.....................128
10.2. Экологические проблемы транспорта....................133
10.3. Экологическая проблема военной сферы.................135
11. ПРАВОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.....................139
11.1. Понятие экологического права, принципы и источники экологического права.......................................139
11.2. Объекты правовой охраны окружающей природной среды...143
11.3. Экологические права и обязанности граждан............144
11.4. Ответственность за нарушение законодательства об охране окружающей природной среды.................................147
12. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛИРОВАНИЯ
РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ...........................................152
12.1. Ключевые принципы и задачи экономики природопользования....152
12.2. Сущность рационального природопользования............153
12.3. Экономический ущерб, причиняемый народному хозяйству загрязнением окружающей природной среды....................154
12.4. Экономическое регулирование рационального природопользования и охраны окружающей среды...............155
12.5. Плата за негативное воздействие на окружающую среду..156
12.6. Экологическое страхование............................157
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................162

4

    ВВЕДЕНИЕ


     Человечество планеты Земля находится перед угрозой экологической катастрофы. Загрязнение атмосферы, гидросферы, флоры и фауны отравляющими газами, пылью, электромагнитными, радиоактивными излучениями и «акустическими» загрязнителями, которые выделяются промышленными предприятиями, создает угрозу для здоровья не только сегодняшнего, но и будущих поколений, наносит огромный материальный ущерб, отрицательно влияет на смену естественных условий как отдельных регионов, так и Земли в целом. Начало XXI столетия характеризуется тем, что идея защиты окружающей среды во всей мировой культуре трансформируется в господствующую общественную парадигму (парадигма - общепринятая теория, которая охватывает разные стороны научной и общественной деятельности).
     Статистика свидетельствует, что в настоящее время промышленными предприятиями всего мира лишь в атмосферу ежегодно выбрасывается 15 млн т углекислого газа, более 300 млн т окиси углерода, 160 млн т сернистого газа, 250 млн т пыли и т. п.
     Отрицательное влияние предприятий разных областей народного хозяйства на естественную среду называют еще антропогенным влиянием, а науку, которая занимается защитой естественной среды от такого влияния, - промышленной экологией.
     Антропогенное загрязнение атмосферы обусловливается, прежде всего, работой промышленных, сельскохозяйственных предприятий, а также предприятий энергетики, автотранспорта и т. п. Загрязнение атмосферы может привести к таким отрицательным последствиям, как:
      -      превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) многих токсичных веществ в городах и населенных пунктах;
      -      образование «смога» и кислотных дождей;
      -      появление «парникового эффекта», повышение средней температуры Земли с дальнейшим затоплением части суши и нарушением биоциклов экосистем;
      -      возникновение опасности ультрафиолетового, электромагнитного и радиоактивного излучения и массовой гибели флоры и фауны, и, как следствие этого, - гибель всего человечества.
     Наиболее мощными источниками отрицательного антропогенного влияния на естественную среду являются предприятия черной металлургии, химической, нефтедобывающей, горнодобывающей, деревообрабатывающей промышленности, автотранспорта и др. Исследованиями многих ученых подтверждено, что один автомобиль (принята средняя величина между грузовым и легковым автомобилем) в среднем за один час выбрасывает из выхлопной трубы около 1 т токсичных газов в виде твердых частичек, оксида углерода, оксида азота, углеводородов, альдегидов, соединений свинца и вторых веществ.

5

    Следует обратить особое внимание на загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами, которые выделяются в атмосферу, гидросферу, литосферу и другие сферы естественной среды.
    Промышленные предприятия являются мощным источником загрязнения гидросферы. Промышленные объекты ежегодно забирают из естественных водоемов огромное количество воды. При этом 90 % этого количества возвращается в водоемы с разной степенью загрязнения. Например, деревообрабатывающие предприятия ежегодно выбрасывают около 17 млн м³ производственных сточных вод, из них частично очищается 3 млн м³.
    Загрязнение поверхностных вод уменьшает запасы питьевой воды, отрицательно влияет на развитие фауны и флоры водоемов, поднимает кругооборот многих веществ в биосфере, приводит к снижению биомассы на планете, вследствие чего тормозится процесс образования кислорода. Наблюдается антропогенное загрязнение наружной оболочки Земли (литосферы), особенно при захоронении отходов производства.
    Задачами промышленной экологии является идентификация отрицательного влияния антропогенных показателей на биосферу, разработка и применение эффективных способов для снижения этого влияния до допустимого уровня, развитие основы малоотходных и безотходных производственных циклов.
    Итак, разработка эффективных методов и способов защиты естественной среды от отрицательного антропогенного влияния промышленных объектов на окружающую среду является одной из важнейших задач промышленной экологии.
    Бесспорно, задача сохранения и защиты биосферы остается актуальной, тем не менее приоритетное значение все же будет иметь защита человека, который остается в современном мире наедине с техносферой.

6

1. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ

    1.1. Современная экология


    Впервые термин «экология» (греч. ойкос - местожительство, логос - учение) ввел в научное обращение выдающийся немецкий биолог, природовед, последователь Ч. Дарвина Э. Геккель (1866).
    Его определение: «Экология - это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды».
    Экология XXI столетия — комплекс наук о строении, функционировании, взаимосвязях многокомпонентных и многоуровневых систем в Природе и Обществе и о средствах корреляции взаимного влияния техносферы и биосферы с целью сохранения человечества и биосферы.
    Около 90 направлений (разделов и подразделов) современной экологии, которые сформировались в течение последних десятилетий во всех областях человеческой деятельности, где идут процессы экологизации, условно объединены в четыре блока - биоэкологию, геоэкологию, техноэкологию и социоэкологию.
    Структура современной экологии изображена на рис. 1.1.
    Экологизация - процесс неуклонного и последовательного внедрения систем технологических, управленческих и других решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов и условий наряду с улучшением или хотя бы сохранением качества природной среды (или вообще среды жизни) на локальном, региональном и глобальном уровнях.
    Экологизация науки, культуры, всех видов человеческой деятельности -важнейшее требование современности, один из главных факторов гармоничного развития человечества.


7

Рис. 1.1. Схема структуризации современной экологии

8

    1.2. Экологические законы


     В 1994 г. Г. Реймерс выделил около 250 законов, закономерностей, принципов и правил, которыми пользуется современная экология.
     Американский эколог Б. Коммонер (1974 г.) очень удачно сформулировал свои четыре «закона», которые, в сущности, объединяют в себе несколько важнейших закономерностей и экологических особенностей природы:
      - все связано со всем;
      - все должно куда-то деваться;
      - ничто не дается даром;
      - природа знает лучше.
     В последнее время формулируют еще один закон - закон ограниченности ресурсов.

    1.3. Методологические особенности современной экологии

     Методологической основой современной экологии является комплексное использование натурных наблюдений, измерений и исследований, экспериментальных лабораторных исследований, экологическое картирование и моделирование. Большинству экологических исследований присущ системный подход. В современных экологических исследованиях широко используют методы других наук - химии, физики, геологии, биологии, математики. Эти методы можно объединить в несколько групп:
     1.     Методы регистрации и оценки качества окружающей среды, прежде всего разные типы экологического мониторинга, в частности: биомониторинг и биоиндикация, дистанционный аэрокосмический мониторинг.
     2.     Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и производительности растений и животные.
     3.     Изучение особенностей влияния разных экологических факторов на жизнедеятельность организмов (как сложные и продолжительные наблюдения в природе, так и эксперименты в лабораторных условиях: токсикологические, биохимические, биофизические, физиологические и др.).
     4.     Методы изучения взаимосвязей между организмами в различных группировках.
     5.     Методы математического моделирования экологических представлений и процессов, а также экосистем (последнее - намного сложнее), имитационное моделирование; моделирование от локальных до региональных и глобальных экологических процессов и ситуаций.
     6.     Создание геоинформационных систем и технологий для решения экологических вопросов разных масштабов и в разных сферах деятельности.
     7.     Комплексный эколого-экономический анализ состояния разных объектов, территорий, областей производства.

9

     8.     Геоэкологический исследовательский прием, геоэкологический мониторинг с целью уменьшения отрицательного влияния загрязнителей на окружающую среду.
     9.     Технологические методы экологизации разных производств с целью уменьшения их отрицательного влияния на окружающую среду.
     10.     Медико-экологические методы изучения влияния разных факторов на здоровье людей.
     11.     Методы экологического контроля состояния окружающей среды: экологическая экспертиза, экологический аудит, экологическая паспортизация.


    Вопросы для самоконтроля.

     1. Опишите структуру современной экологии.
     2. Что означает термин «экологизация»?
     3. Перечислите четыре закона Б. Коммонера.
     4. Что является методологической основой современной экологии?
     5.     Назовите основные группы методов, используемых в современных экологических исследованиях.


10

2. ЧЕЛОВЕК И ЕСТЕСТВЕННАЯ СРЕДА

    2.1. Понятие о естественной среде


    Под термином «окружающая естественная среда» понимают не только естественную физическую среду, но и очеловеченную природу, компоненты которой являются следствием деятельности человека: населенные пункты, естественные зоны, водохранилища и т. п.
    Основным компонентом естественной среды является биосфера. По определению В.И. Вернадского, биосфера - это внешняя оболочка Земли, сфера распространения жизни. Из исследований последних лет известно, что толщина биосферы составляет 40-50 км. Биосфера - совокупность экосистем, которая охватывает нижнюю часть атмосферы (до 25-30 км в высоту), практически всю гидросферу (реки, озера, моря, океаны) и верхнюю часть земной коры - литосферу (до 3 км в глубину).
    Живой мир Земли, ее биосферы состоит из организмов таких основных видов, как продуценты, консументы, редуценты.
    Продуценты или автотрофы - организмы, которые создают органическое вещество благодаря утилизации солнечной энергии, воды, углекислого газа и минеральных солей. К этому типу принадлежат растения, которых на Земле насчитывается около 350 000 видов. Их масса, по подсчетам В.И. Вернадского, составляет 2,4 • 10¹² т.
    Консументы или гетеротрофы - организмы, которые получают энергию, питаясь автотрофами или другими консументами. К ним принадлежат растениеядные животные, хищники и паразиты, а также хищные растения и грибы. Количество видов этой группы наибольшая - 1,5 млн видов, а их масса -2,3 • 10¹² т.
    Редуценты или деструкторы - организмы (в основном бактерии и грибы), разрушающие отмершие останки живых существ, превращая их в неорганические и простейшие органические соединения. Их насчитывается 75 000 видов, а суммарная масса составляет 1,8 • 10⁸ т.
    Все это огромное количество живых существ находится в чрезвычайно сложных взаимоотношениях между собой и с неживыми веществами. Количество возможных связей между членами экологической системы определяют по формуле

N х (N -1)

        2


(2.1)

где А - число связей;
N - число видов в системе.
     Благодаря живым организмам в биосфере поддерживаются взаимосвязь и взаимообусловленность. Эта многосторонняя и разнообразная связь определяет

11

биосферу как гигантскую экологическую систему, в которой человек является, с одной стороны, биологической частицей всей системы, а с другой - активным ее преобразователем.
    Неуправляемая, постоянно возрастающая техническая и энергетическая оснащенность человечества отрицательно влияет на сбалансированность процессов в биосфере. Поэтому сейчас глобальной задачей являются определение и применение допустимых границ влияния вредных факторов на биосферу с целью предотвращения экологической катастрофы.
    Окончательная цель человека относительно биосферы - управление всеми важными процессами, которые происходят в экологических системах, т. е. превращение биосферы в ноосферу - «сферу ума».
    Ноосфера - это сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.
    Атмосфера - это естественная внешняя газообразная оболочка Земли. Она обеспечивает физиологические процессы дыхания, регулирует интенсивность солнечной радиации, служит источником атмосферной влаги, а также средой, в которую отводятся газообразные продукты жизнедеятельности людей и других живых организмов.
    В отличие от других компонентов биосферы, атмосфера образовывает неделимое единство в масштабе всей Земли. Для атмосферы характерна стойкая саморегуляция качественного состава. Качество атмосферы, как и всех других компонентов биосферы, характеризуется обобщающим показателем, который отображает такое ее состояние, при котором обеспечивается постоянный обмен веществ и энергии между живыми и неживыми компонентами природы, что и обуславливает постоянное, беспрерывное воспроизведение жизни на Земле.
    На современном этапе развития человечества значительно увеличилось отрицательное влияние на качественное состояние атмосферы: загрязнение вредными химическими веществами, шумом, вибрацией, электромагнитными и радиоактивными излучениями; уменьшение запасов кислорода; разрушение озонового слоя. Качественное состояние атмосферы оказывает непосредственное влияние на растительный мир, особенно леса, мировой океан и почву, а также на состояние здоровья людей.
    Гидросфера - это водная оболочка Земли, которая включает океаны, моря, континентальные водохранилища и ледовые покрытия материков.
    Среди всех составляющих гидросферы особое место занимает Мировой океан, доля которого составляет 71 % всей поверхности планеты, 96,5 % всех вод гидросферы. Благодаря огромному объему вод Мировой океан, поглощая солнечную энергию, растворимые вещества и газы, является основным регулятором обмена веществ и динамического равновесия в природе. Роль гидросферы усилена еще и тем, что ни один живой организм не может существовать без воды - необходимого компонента всех биологических процессов, среды проживания многих нужных человеку биологических организмов.

12