Негативные факторы техносферы

                                                   П Л А Н  

      Введение

1. Причины возникновения негативных факторов
2. Отходы – источник негативных факторов техносферы

         3. Критерии безопасности и экологичности техносферы при её загрянении отходами

       4. Негативные факторы производственной сферы

       5. Критерии комфортности и безопасности производственной среды

       6. Техногенные аварии – источники негативных факторов техносферы

       Заключение

       Литература 
 
 
 
 
 
 
 

      Введение

      По  мере ускорения темпов технического прогресса воздействие хозяйственной деятельности человека на природу становится все более разрушительным. В настоящее время оно уже соизмеримо с действием природных факторов, что приводит к качественному изменению соотношения сил между обществом и природой. Человечество поставлено перед фактом возникновения в природе необратимых процессов, новых путей перемещения и превращения энергии и вещества. В природу попадает все больше и больше чуждых ей веществ, порой сильно токсичных для живых организмов. Часть из них не включается в естественный круговорот и накапливается в биосфере, вызывая опасность для всего живого, населяющего планету Земля.

      Таким образом, нарушая законы природы, человек  ухудшает обеспечение своей жизнедеятельности, несмотря ни на какие общественные и технические усовершенствования. Он стал задумываться о путях и возможностях сохранения качества среды обитания на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и устойчивого существования и развития популяций животных, насекомых, микроорганизмов, растений. Постепенно развилось научное направление, регулирующее общественные экологические отношения в сфере взаимодействия общества и природы в интересах сохранения жизни в настоящем и будущем.

      Впервые в научную терминологию слово "экология" было введено немецким ученым Геккелем в 1866 г. и длительное время имело узкую сферу применения - в рамках биологии. Свое нынешнее значение оно получило только во второй половине XX в., когда обострились отношения между человеком и средой обитания, обществом и природой. Экология определяется как учение о взаимодействии живых организмов с окружающей природной средой обитания. Из общей экологии следует выделять важнейшую ее часть — социальную экологию, которая является учением о взаимодействии общества с окружающей его природной средой обитания.

      Человек, потребляя ресурсы среды обитания для решения хозяйственных задач, еще и изменяет природную среду, которая начинает воздействовать негативно на самого человека. За всю историю цивилизации было вырублено 2/3 лесов, уничтожено более 200 видов животных и растений, запасы кислорода в атмосфере снизились на 10 млрд т, в результате неправильного ведения сельского хозяйства деградировало около 200 млн га сельхозугодий.

      Негативная  деятельность человека по отношению  к природной среде проявляется в следующих направлениях:

- загрязнение окружающей природной среды;

- истощение природных ресурсов;

- разрушение природной среды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Причины возникновения негативных факторов

       Негативные  воздействия техносферы на человека и природную среду возникают вследствие ряда причин, главными из которых являются:

• непрерывное поступление в техносферу отходов промышленности, энергетики, средств транспорта, сельскохозяйственного производства, сферы быта и т. п.;
• эксплуатация в жизненном пространстве промышленных объектов и технических систем (средства транспорта, энергоустановки, герметичные системы с повышенным давлением, движущиеся механизмы и т. п.), обладающих повышенными энергетическими характеристиками;
• проведение работ в особых условиях (работы на высоте, в шахтах, перемещение грузов, работы в замкнутых объемах и т. п.);
• спонтанно возникающие техногенные аварии на транспорте, на объектах энергетики, в промышленности, а также при хранении взрывчатых и легковоспламеняющихся веществ и т. п.;

      - несанкционированные и ошибочные  действия операторов технических систем и населения;

      - воздействие стихийных явлений  (землетрясение, наводнение и  др.) на элементы техносферы (промышленные объекты, транспортные магистрали, селитебные зоны и др.).

               2. Отходы – источник негативных факторов техносферы

Любой процесс в техногенной и природной  среде совершается с образованием отходов в виде материальных и энергетических потоков. Закон о неустранимости отходов и побочных воздействий производств гласит: «В любом хозяйственном цикле образуются отходы и побочные эффекты, они не устранимы и могут быть переведены из одной физико-химической формы в другую или перемещены в пространстве».

      Отходы  сопровождают работу любого производства (промышленного, сельскохозяйственного и т. п.). Они поступают в окружающую среду в виде выбросов в атмосферу, сбросов в водоемы, твердых промышленных и бытовых отходов и мусора на поверхность и в недра Земли.

      Кроме материальных отходов, работа производств  и реализация различных технологий связана с поступлением в среду обитания потоков энергии различных видов: механической (шум, вибрация), тепловой, электромагнитной и т. п.

      Отходы  поступают во все элементы техносферы: в рабочие и иные зоны производственных помещений, на промышленные площадки, в городскую среду и жилые помещения, а также негативно воздействуют на природную среду.

      Отходы  загрязняют среду обитания и образуют в ней опасные зоны, для которых  характерны высокие концентрации токсичных  веществ и/или повышенные уровни энергетического воздействия.

      Загрязнение атмосферного воздуха. Основное антропогенное загрязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт, теплоэнергетика и ряд отраслей промышленности.

      Самыми  распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SО₂, оксиды азота NO_x, углеводороды С_n Н_m и пыль.

      Кроме приведенных выше веществ и пыли, в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества. Так, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой (тиоцианатной), серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, и их количество увеличивается.

      Массы выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников в РФ в 2004 г. приведены ниже: 

      Млн. т

      Пыль                                          4,1

      Диоксид серы                                           7,87

      Оксид углерода                                          4,19

      Оксиды  азота                                           2,75

      Углеводороды                                           1,34

      Большая часть примесей атмосферного воздуха  в городах проникает в жилые  помещения. В летнее время (при открытых окнах) состав воздуха в жилом помещении соответствует составу воздуха вне помещения на 90, зимой — на 50 %.

      Загрязнение поверхностных вод. Водоемы загрязняются поверхностными стоками (смывы с земной поверхности) и сточными водами. В России недопотребление в 2004 г. составило 73,2 км³ (53,1 —на производственные нужды; 19,1 —на хозяйственно-питьевые нужды; 14,3 — на орошение; 4,3 — на нужды сельского хозяйства и 9 % — прочие нужды).

      Внутренние  водоемы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и др.), сельского и жилищно-коммунального хозяйства. Основными источниками загрязнений являются жилищно-коммунальное хозяйство, промышленность и сельское хозяйство.

      Загрязнители  делятся на биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение воды; химические, изменяющие химический состав воды; физические, изменяющие ее прозрачность (мутность), температуру и другие показатели.

      Биологические загрязнения попадают в водоемы  с бытовыми и промышленными стоками, в основном предприятий пищевой, медико биологической, целлюлозо-бумажной промышленности.

      Химические  загрязнения поступают в водоемы  с промышленными, поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства.

      Физические  загрязнения поступают в водоемы  с промышленными стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, при смывах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистралей, за счет осаждения атмосферной пыли. Всего в 2004 г. в водоемы страны сброшено 58,9 км³ сточных вод, из них 22,4 км³ загрязненных.

      Содержание  некоторых загрязняющих веществ (тыс. т) в сточных водах показано ниже:

                                                                 1998 г.       2002 г.

      Соединения  меди  0,9 0,2

      Соединения  железа  51,2 19,7

      Соединения  цинка  1,6 0,8

      Нефтепродукты  34,9 9,3

      Взвешенные  вещества  1090 618,6

      Соединения  фосфора  60 32,4

      Фенолы  0,22 0,08

      В результате антропогенной деятельности многие водоемы нашей страны крайне загрязнены. Уровень загрязненности воды по отдельным ингредиентам превышает 30 ПДК. Наиболее высокий уровень загрязненности воды наблюдается в бассейнах рек: Днестр, Печора, Обь, Енисей, Амур, Северная Двина, Волга, Урал.

      Загрязнение земель. Нарушение верхних слоев земной коры происходит при добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронении бытовых и промышленных отходов; проведении военных учений и испытаний и т. п. Почвенный покров существенно загрязняется осадками в зонах рассеивания различных выбросов в атмосфере, пахотные земли — при внесении избыточного количества удобрений и применении пестицидов.

      Ежегодно  из недр страны извлекается огромное количество горной массы, однако вовлекается  в оборот всего около трети и используется в производстве около 7 % объема добычи. Большая часть отходов идет на переработку, но около 9 млн. т вывозится в места неорганизованного складирования и на городские свалки.

      Существенное  загрязнение земель происходит в  результате осаждения токсичных веществ из атмосферы. Наибольшую опасность представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20...50 км, а превышение ПДК достигает 100 раз. К основным загрязнителям относятся никель, свинец, бенз(а)пирен, ртуть и др.

      Опасны  выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетра-этилсвинец, ртуть, диоксины, бенз(а)пирен и т. п. Выбросы ТЭС  содержат бенз(а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества.

      В табл.1. приведены основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического и радиоактивного загрязнения почвы.

      Интенсивно  загрязняются пахотные земли при  внесении удобрений и использовании  пестицидов. Внесение удобрений компенсирует изъятие растениями из почвы азота, фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями, содержащими эти вещества, в почву вносятся тяжелые металлы и их соединения, которые содержатся в

      удобрениях  как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений — трудоемкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств. 
 
 
 
 

                                                                                           Таблица 1.

      Источники и вещества, загрязняющие почву 

      Энергетические  загрязнения среды обитания. Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорт являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон. К энергетическим загрязнениям относят вибрационное и акустическое воздействия, электромагнитные поля и излучения, воздействия радионуклидов и ионизирующих излучений.

      Вибрации  в городской среде и жилых  зданиях, источником которых является технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распространяются по грунту и конструкциям зданий.

      Шум в городской среде и жилых  зданиях создается транспортными  средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техническими установками и устройствами и др. На городских магистралях и в прилегающих к ним территориях уровни звука могут достигать 70...80 дБа, а в отдельных случаях 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше. Источники инфразвука в техносфере (подвижные механизмы с большой поверхностью — виброплощадки, экскаваторы и т. п.) в отдельных случаях излучают уровни звукового давления, превышающие нормативные значения на значительных расстояниях от источника.

      Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям). Воздействие ЭМП промышленной частоты чаще всего связано с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередач и с источниками магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100... 150 м. При этом даже внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения.

      Значительную  опасность представляют магнитные  поля, возникающие в зонах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются и в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон.

      В быту источниками ЭМП и излучений  являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ  и другие устройства. Электростатические поля в условиях пониженной влажности (менее 70 %) создают паласы, накидки, занавески и т. д.

      Микроволновые печи в промышленном исполнении не представляют опасности, однако неисправность их защитных экранов может существенно повысить утечки электромагнитного излучения. Экраны телевизоров и дисплеев как источники электромагнитного излучения в быту не представляют большой опасности даже при длительном воздействии на человека, если расстояния от экрана превышают 30 см.

      Тепловые  загрязнения среды обитания возникают  в местах использования различных энергоносителей. Наиболее значительными источниками теплового загрязнения среды являются ТЭС и АЭС. Основная доля тепловых сбросов приходится на системы конденсации отработавшего пара турбин. Потребление воды в системе конденсации пара на ТЭС составляет до 150 л/(кВт • ч), что объясняется ограничением нагрева охлаждающей воды на величину не более 10 °С. При этом нагрев воды в естественных водоемах, куда сбрасывается теплота, не должен превышать 5 зимой и 3 °С летом.

      Основные  источники ионизирующего облучения человека в окружающей среде и средние эквивалентные дозы облучения приведены ниже (в скобках указаны доза для населения РФ на равнинной местности):

              мкЗв/год

      Естественный  фон:

      космическое облучение ………………….320(300)

      облучение от природных источников: 

      внешнее                                   350(320)

      внутреннее                               2000(1050)

      Антропогенные источники:

      медицинское обслуживание…………..  400...700(1500)

      ТЭС в радиусе 20 км………..                                     3…5

      АЭС в радиусе 10км …………………..                      1.35                 

      радиоактивные осадки (главным образом 

      последствия испытаний ядерного

      оружия  в атмосфере)                       75…200

      телевизоры, дисплеи          250...500 при 1< 10 см

      керамика, стекло                          10

      авиационный транспорт на высоте 12 км….             5кмЗв/ч

      Для человека, проживающего в промышленно  развитых регионах РФ, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000...3500 мкЗв/год (средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год). Для сравнения предельно допустимая доза для профессионалов (категория А) составляет 50 • 10³ мкЗв/год.

      Доза  облучения, создаваемая антропогенными источниками (за исключением облучений при медицинских обследованиях), невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают.

      Миграция  радионуклидов в водоемах и грунте значительно сложнее, чем в атмосфере. Это обусловлено не только параметрами процесса рассеивания, но и склонностью радионуклидов к концентрации в водных организмах, к накоплению в почве. Ниже приведено распределение (%) отдельных радиоизотопов между составляющими пресноводного водоема: 

            Изотоп           Вода       Грунт     Биомасса 

      ³² P_{……………………………….}10            28          62

      ⁶⁰  O…………………….21           58          21

      ⁹⁰ Sr ……………………48            27          25

      ¹³¹ I …………………….58            13          29

      ¹³⁷С_{S……………………………….} 6              90          4

      Эти данные свидетельствуют о том, что  вода, составляющая 85 % массы Земли, содержит лишь 27 % радиоизотопов, а биомасса, составляющая 0,1 %, накапливает до 28 % радиоизотопов.

      Миграция  радиоактивных веществ в почве  определяется в основном ее гидрологическим  режимом, химическим составом почвы  и радионуклидов. Меньшей сорбционной емкостью обладают песчаная почва, большей — глинистая, суглинки и черноземы. Высокой способностью удержания в почве обладают ⁹⁰ Sr    и   ¹³⁷ Cs  Ориентировочные значения радиоактивного загрязнения сухой массы культурных растений следующие (Бк/кг):

                                                       ⁹⁰ Sr               ¹³⁷ Cs

      Пшеница…………………    2,849          10,730

      Морковь 0,555              1,887

      Капуста  0,469               2,109

      Картофель  1,185               1,406

      Свекла  0,666                1,702

      Яблоки  0,333                1,998

      Эти загрязнения, обусловленные глобальными  поступлениями радиоактивных веществ в почву, не превышают допустимые уровни. Опасность возникает лишь в случаях произрастания культур в зонах с повышенными радиоактивными загрязнениями.

      Уровень радиоактивности в жилом помещении  зависит от строительных материалов: в кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он всегда несколько выше, чем в деревянном.

      Газовая плита приносит в дом не только токсичные газы N0_{x. .} CO и другие, включая канцерогены, но и радиоактивные газы. Поэтому уровень радиоактивности на кухне может существенно превосходить фоновый при работающей газовой плите. В закрытом, непроветриваемом помещении человек может подвергаться воздействию радона-222 и радона-220, которые непрерывно высвобождаются из земной коры. Поступая через фундамент, пол, из воды или иным путем, радон накапливается в изолированном помещении. Средние концентрации радона обычно составляют (кБк/м³): в ванной комнате 8,5, на кухне 3, в спальне 0,2. Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещения.

      В этом отношении поучителен опыт Швеции: с начала 50-х годов XX столетия в стране проводится кампания по экономии энергии, в том числе путем уменьшения проветривания помещений. В результате средняя концентрация радона в помещении возросла с 43 до 133 Бк/м³ при снижении воздухообмена с 0,8 до 0,3 м³/ч. По оценкам, на каждый I ГВт/год электроэнергии, сэкономленной за счет уменьшения проветривания помещений, шведы получили дополнительную коллективную дозу облучения в 5600 чел-Зв.

      Определенную  опасность представляют радионуклиды, поступающие в окружающую среду от объектов ядерного топливного цикла (ЯТЦ). По сообщению Центра общественной информации по атомной энергии (1993, № 5) годовая коллективная эквивалентная доза облучения, получаемая населением вблизи АЭС, составляет 2,5 чел-ЗвДГВт • год). Для сравнения, около ТЭС на мазуте — 0,5; на газе — 0,03; на угле — 4.

      95 % от всех ионизирующих загрязнений  ЯТЦ приходится на операции  по переработке облученного ядерного  топлива. Значительные проблемы существуют в переработке и захоронении высокоактивных ядерных отходов, количество которых в мире составляет ежегодно около 10 тыс. т.

      Из  рассмотренных энергетических загрязнений  в современных условиях наибольшее негативное воздействие на человека оказывают радиоактивное и акустическое загрязнения. 

2. Критерии безопасности и экологичности техносферы при её загрязнении отходами

      Критериями  безопасности техносферы при загрязнении ее отходами являются предельно допустимые концентрации веществ (ПДК) и предельно допустимые интенсивности потоков энергии (ПДУ) в ее жизненном пространстве.

      Текущие концентрации веществ регламентируют, исходя из предельно допустимых значений концентраций этих веществ в жизненном пространстве, соотношением:

                    Ci    ≤ ПДК                  (1)

      где с, — концентрация iго вещества в жизненном пространстве; ПДК, — предельно допустимая концентрация /-го вещества в жизненном пространстве.

      Для потоков энергии их текущие значения устанавливаются соотношениями:

      Ii  ≤ ПДУ или ∑  Ii  ≤ ПДУ           (2

      где Ii, — интенсивность i-го потока энергии; ПДУ — предельно допустимая интенсивность потока энергии; я — количество источников излучения энергии.