1. Вероятность глобального экологического кризиса как одна из острейших проблем земной цивилизации на современном этапе ее развития.
Развитие человеческого общества невозможно без взаимодействия с окружающей средой, без воздействия на природу, без использования ее ресурсов. Однако антропогенное воздействие ведет к негативным для окружающей среды последствиям. Негативные экологические последствия не являются неизбежным результатом научно – технического прогресса. Они обусловлены ошибками, совершаемыми в технической и экологической политике, недостатком экологических знаний, неумением оценить последствия определенных технических и экономических решений. Экологический кризис — особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее выживание.
Обезлесение и его экологические последствия В доисторические времена лесом было покрыто около 70 процентов суши. Лес значительно пострадал еще в период древних цивилизаций. Уничтожение лесов прежде всего нарушает водный режим планеты. Мелеют реки, их дно покрывается илом, что приводит, в свою очередь, к уничтожению нерестилищ и сокращению численности рыб. Уменьшаются запасы грунтовых вод, создается недостаток влаги в почве. Талая вода, а дождевые потоки смывают, а ветры, не сдерживаемые лесной преградой, выветривают верхний почвенный слой. В результате возникает эрозия почвы. Древесина, ветви, кора, подстилка аккумулируют минеральные элементы питания растений. Уничтожение лесов ведет к вымыванию этих элементов из почв и, следовательно, падению ее плодородия. С вырубкой лесов гибнут населяющие их птицы, звери, насекомые. В результате беспрепятственно размножаются вредители сельскохозяйственных культур. Лес очищает воздух от ядовитых загрязнений, в частности, он задерживает радиоактивные осадки и препятствует их дальнейшему распространению, то есть вырубка лесов устраняет важный компонент самоочищения воздуха. Наконец, уничтожение лесов на склонах гор является существенной причиной образований оврагов и селевых потоков. Благодаря нерациональному землепользованию человечество потеряло вследствие эрозии почв обширные территории, ставшие практически непригодными для земледелия.
«Парниковый эффект» и глобальное потепление климата. Человеческая деятельность оказывает заметное влияние на глобальный климат, так как в результате сжигания ископаемого топлива, изменений в землепользовании и сельском хозяйстве в атмосферу выделяются парниковые газы. Когда ледники отступают, пустыни наступают, коралловые рифы обесцвечиваются, уровень моря повышается, а наводнения и засухи усиливаются, напрашивается вывод, что появились первые признаки глобального потепления. В последние годы ведущие эксперты мира предупреждают, что глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, может оказаться более значительным, чем считалось ранее. Очевидная тенденция в Европе к более частой суровой погоде и мокрым зимам, перемежаемым крайне сильными ливнями, совпадают с явлениями, которых эксперты ожидают от глобального потепления Колебания и изменения климата оказывают существенное влияние на человеческую деятельность, особенно на производство продовольствия, на сельское и лесное хозяйства. При потеплении в засушливых районах возможно увеличение биологической продуктивности. Возможно также существенное перераспределение водных ресурсов. В 1997 году был принят Киотский протокол, согласно которому промышленно развитые страны должны сократить выбросы в атмосферу парниковых газов. Многие страны показывают сокращение выбросов, засчитывая естественное поглощение углерода зрелыми лесами и почвами как результат их собственных усилий.
Разрушение озонового слоя и его экологические последствия Одной из глобальных проблем является разрушение озонового слоя Земли. Слой озона защищает поверхность Земли (и все живое на Земле) от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Поглощая это излучение, озон существенно влияет на распределение температуры в верхней атмосфере. Наиболее заметное влияние на озонный слой могут оказать некоторые вещества - это прежде всего хлорфторметаны (фреоны), выделяющиеся при работе холодильных установок и используемые в качестве растворителей в промышленности. Кроме того, разрушению озона могут способствовать попадание в озоносферу закиси азота, выделяющийся при использовании минеральных удобрений, а также непосредственные выбросы различных веществ в стратосферу при полетах сверхвысотных самолетов. По существующим современным оценкам, общее содержание озона в ближайшие годы изменится незначительно, однако на высоте 40км оно сильно уменьшится (на 40%), а на высоте 10км увеличится (на 25%). Общее уменьшение содержания озона в атмосфере приведет к усилению прохождения ультрафиолетового излучения Солнца к земной поверхности. Это может способствовать повышению вероятности возникновения рака кожи у людей, повлиять на продукцию сельского хозяйства. Перераспределение концентрации озона по высоте приведет к перераспределению температуры в стратосфере, что может сказаться на климате Земли.
Дефицит природных ресурсов Под природными ресурсами следует понимать тела и силы природы, которые используются или могут быть использованы людьми. Понятие рациональное использование природных ресурсов подразумевает: - обеспечение охраны природных ресурсов; - восстановление использованных ресурсов с целью сохранения равновесия в природных экосистемах. Существуют следующие природные ресурсы: неисчерпаемые: солнечная энергия, энергия морских приливов и волн, энергия ветра, энергия земных недр, атмосферный воздух, вода. Исчерпаемые: животный мир, растительный мир, плодородие почв, полезные ископаемые. Принципиальным вопросом является вопрос о степени возможности замены природных ресурсов искусственно созданными средствами производства. Возможности такой замены небезграничны, целый ряд функций экологических систем вообще могут быть заменены. Например, ландшафты, редкие виды растений и животных, озоновый слой и т.д. Критический природный капитал необходимо сохранять при любых вариантах экономического развития. Остальная часть природного капитала может быть заменена искусственным. Это касается возобновимых природных ресурсов (замена нефти, газа, угля на солнечную энергию и т.д.).
Дефицит пресной воды В последние годы проблема ресурсов пресной воды претерпела резкое изменение: в странах, богатых источниками воды, появляются признаки водного дефицита. Налицо картина напряженности водного баланса в общепланетарном масштабе. «Обезвоживание» Земли объясняется лавинообразным ростом антропогенного загрязнения водостоков и водоемов. Вода многими специалистами – экологами относится к наиболее уязвимым компонентам природы. В промышленности и быту используются преимущественно речные, подземные и озерные воды. Этих вод, как показывает практика, не хватает для хозяйственно-бытовых целей, что вызывает необходимость привлечения иных источников. Следует учитывать, что пресная вода по территории земной суши распределяется крайне неравномерно. При этом общемировое потребление воды на хозяйственные нужды составляет примерно 9% суммарного стока рек. Однако нехватку пресной воды вызывает не так называемое прямое водопотребление, а загрязнение вод продуктами деятельности человека, или «качественное их истощение». За последние десятилетия все большую часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и коммунальные стоки, или загрязненные воды. К особенно опасным загрязнителям вод относятся нефтепродукты, удобрения, ядохимикаты. При этом нефтепродукты нередко выделяются как основной загрязнитель вод.
Сокращение биологического разнообразия и его экологические последствия Негативные антропогенные воздействия на популяции организмов приводят в конечном счете, к изменению их численности, а значит изменению численности и исчезновению видов. Деятельность человека изменяет структуру земной поверхности, отчуждая под сельскохозяйственные угодья, строительство населенных пунктов, коммуникаций, водохранилищ территорию, занимаемую природными биогеоценозами. К настоящему времени указанным образом преобразовано около 20% суши. Считая с 1600 года человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. В настоящее время около 600 видов позвоночных животных находятся на грани полного истребления. К ним относятся киты, австралийские сумчатые (кенгуру), крокодилы, бегемоты, носороги, ряд крупных хищников. К числу отрицательных влияний относится нерегулируемый промысел рыбы, млекопитающих, беспозвоночных, водорослей, изменение химического состава вод, воздуха, почвы в результате сброса отходов промышленности, транспорта и сельскохозяйственного производства. При продолжении хищнических действий со стороны человека многие виды могут исчезнуть с лица земли. Оскудение животного и растительного мира носит глобальный характер.
9. Биохимический круговорот веществ в природе как основа динамической устойчивости, сбалансированности природных процессов. Роль продуцентов, консументов (1 и 2 категорий) в обеспечении биохимического круговорота веществ в природе.
В отличие от энергии, которая однажды использованная организмом, превращается в тепло и теряется для экосистемы, вещества циркулируют в биосфере, что и называется биохимическими круговоротами. Из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе, около 40 нужны живым организмам. Наиболее важные для них и требующиеся в больших количествах: углерод, водород, кислород, азот. Круговороты элементов и веществ осуществляются за счёт саморегулирующих процессов, в которых участвуют все составные части экосистем. Эти процессы являются безотходными. В природе нет ничего бесполезного или вредного, даже от вулканических извержений есть польза, так как с вулканическими газами в воздух поступают нужные элементы, например, азот. Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический). Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет, заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты выветривания (в том числе растворимые в воде питательные вещества) сносятся потоками воды в Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками. Геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь. Малый круговорот (часть большого) происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы как самих этих растений, так и других организмов (как правило животных), которые поедают эти растения (консументы). Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии, грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в потоки вещества. Академик В.И. Вернадский первым постулировал тезис о важнейшей роли живых организмов в формировании и поддержании основных физико-химических свойств оболочек Земли. В его концепции биосфера рассматривается не просто как пространство, занятое жизнью, а как целостная функциональная система, на уровне которой реализуется неразрывная связь геологических и биологических процессов. Основные свойства жизни, обеспечивающие эту связь, - высокая химическая активность живых организмов, их подвижность и способность к самовоспроизведению и эволюции. В поддержании жизни как планетарного явления важнейшие значение имеет разнообразие ее форм, отличающихся набором потребляемых веществ и выделяемых в окружающую среду продуктов жизнедеятельности. Биологическое разнообразие – основа формирования устойчивых биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере Земле. В простейшем виде набор качественных форм жизни представлен продуцентами, консументами и редуцентами, совместная деятельность которых, обеспечивает извлечение определенных веществ из внешней среды, их трансформацию на разных уровнях трофических цепей и минерализацию органического вещества до составляющих, доступных для очередного включения в круговорот (основные элементы, мигрирующие по цепям биологического круговорота, - углерод, водород, кислород, калий. Фосфор, сера и т.д.). Продуценты - это живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. (Отметим, что получение энергии извне - общее условие жизнедеятельности всех организмов; по энергии все биологические системы - открытые) их называют также автотрофами, поскольку они сами снабжают себя органическим веществом. В природных сообществах продуценты выполняют функцию производителей органического вещества, накапливаемого в тканях этих организмов. Органическое вещество служит и источником энергии для процессов жизнедеятельности; внешняя энергия используется лишь для первичного синтеза. Все продуценты по характеру источника энергии для синтеза органических веществ подразделяются на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Первые используют для синтеза энергию солнечного излучения в части спектра с длиной волны 380-710 нм. Эго главным образом зеленые растения, но к фотосинтезу способны и представители некоторых других царств органического мира. Среди них особое значение имеют цианобактерии (сине-зеленые «водоросли»), которые, по-видимому, были первыми фотосинтетиками в эволюции жизни на Земле. Способны к фотосинтезу также многие бактерии, которые, правда, используют особый пигмент - бактериохлорин - и не выделяют при фотосинтезе кислород. Основные исходные вещества, используемые для фотосинтеза,- диоксид углерода и вода (основа для синтеза углеводов), а также азот, фосфор, калий и другие элементы минерального питания. Создавая органические вещества на основе фотосинтеза, фотоавтотрофы, таким образом, связывают использованную солнечную энергию, как бы запасая ее. Последующее разрушение химических связей ведет к высвобождению такой «запасенной» энергии. Это относятся не только к использованию органического топлива; «запасенная» в тканях растений энергия передается в виде пищи по трофическим цепям и служит основой потоков энергии, сопровождающих биогенный круговорот веществ. При всем многообразия конкретных форм продуцентов-автотрофов их общая биосферная функция едина и заключается в вовлечении элементов неживой природы в состав тканей организмов и таким образом в общий биологический круговорот. Суммарная масса автотрофов-продуцентов составляет более 95 % массы всех живых организмов в биосфере. Консументы. Живые существа, не способные строить свое тело на базе использования неорганических веществ, требующие поступления органического вещества извне, в составе пищи, относятся к группе гетеротрофных организмов, живущих за счет продуктов, синтезированных фото- или хемоситетиками. Пища, извлекаемая тем или иным способом из внешней среды, используется гетеротрофами на построение собственного тела и как источник энергии для различных форм жизнедеятельности. Таким образом, гетеротрофы используют энергию, запасенную автотрофами в виде химических связей синтезированных ими органических веществ. В потоке веществ по ходу круговорота они занимают уровень потребителей, облигатно связанных с автотрофами организмами (консументы 1 порядка) или с другими гетеротрофами, которыми они питаются (консументы II порядка). В процессе собственного метаболизма гетеротрофы разлагают полученные в составе пищи органические вещества и на этой основе строят вещества собственного тела. Трансформация первично продуцированных автотрофами веществ в организмах консументов ведет к увеличению разнообразия живого вещества. Разнообразие же необходимое условие устойчивости любой кибернетической системы на фоне внешних и внутренних возмущений. Живые системы - от организма до биосферы в целом - функционируют по кибернетическому принципу обратных связей. Животные, составляющие основную часть организмов-консументов, отличаются подвижностью, способностью к активному перемещению в пространстве. Этим они эффективно участвуют в миграции живого вещества, дисперсии его по поверхности планеты, что, с одной стороны, стимулирует пространственное расселение жизни, а с другой служит своеобразным «гарантийным Механизмом» на случай уничтожения жизни в каком-либо месте в силу тех или иных причин. Наконец, чрезвычайно важна роль консументов, в первую очередь животных, как регуляторов интенсивности потоков вещества и энергии по трофическим цепям. Способность к активной авторегуляции биомассы и темпов ее изменения на уровне экосистем и популяций отдельных видов в конечном итоге реализуется в виде поддержания соответствия темпов создания и разрушения органического вещества в глобальных системах круговорота. Участвуют в такой регуляторной системе не только консументы, но последние (особенно животные) отличаются наиболее активной и быстрой реакцией на любые возмущении баланса биомассы смежных трофических уровней. В принципе система регулирования потоков вещества в биогенном круговороте, основанная на комплементарности составляющих эту систему экологических категорий живых организмов, работает по принципу безотходного производства. Однако в идеале этот принцип соблюден быть не может в силу большой сложности взаимодействующих процессов и влияющих на них факторов. Результатом нарушения полноты круговорота явились отложения нефти, каменного угля, торфа, сапропелей. Все эти вещества несут в себе энергию, первоначально запасенную в процессе фотосинтеза. Использование их человеком - как бы «отставленное во времени» завершение циклов биологического круговорота. Редуценты. К этой экологической категории относятся организмы-гетеротрофы, которые, используя в качестве пищи мертвое органическое вещество (трупы, фекалия, растительный опад и пр.), в процессе метаболизма разлагают его до неорганических составляющих. Частично минерализация органических веществ идет у всех живых организмов. Так, в процессе дыхания выделяется СО2, из организма выводятся вода, минеральные соли, аммиак и т.д. Истинными редуцентами, завершающий цикл разрушения органических веществ, следует поэтому считать лишь такие организмы, которые выделяют во внешнюю среду только неорганические вещества, готовые к вовлечению в новый цикл. В категорию редуцентов входят многие виды бактерий и грибов. По характеру метаболизма это организмы-восстановители. Так, девитрифицирующие бактерии восстанавливают азот до элементарного состояния, сулъфатредуцирующие бактерия - серу до сероводорода. Конечные продукты разложения органических веществ - диоксид углерода, вода, аммиак, минеральные соли. В анаэробных условиях разложение идет дальше - до водорода; образуются также углеводороды. Полный цикл редукции органического вещества более сложен и вовлекает большее число участников. Он состоит из ряда последовательных звеньев, в череде которых разные организмы-разрушители поэтапно превращают органические вещества сначала в более простые формы и только после этого в неорганические составляющие действием бактерий и грибов. Совместная деятельность различных живых организмов определяет закономерный круговорот отдельных элементов и химических соединений, включающий введение их в состав живых клеток, преобразования химических веществ в процессах метаболизма, выделение в окружающую среду и деструкцию органических веществ, в результате которой высвобождаются минеральные вещества, вновь включающиеся в биологические циклы. Таким образом, процессы круговорота происходят в конкретных экосистемах, но в полном виде биогеохимические циклы реализуются лишь на уровне биосферы в целом. А совместная деятельность качественных форм жизни обеспечивает извлечение определенных веществ из внешней среды, их трансформацию на разных уровнях трофических цепей и минерализацию органического вещества до составляющих, доступных для очередного включения в круговорот. 19. Методы определения экономической (денежной) оценки природных ресурсов (метод затратной и рентной оценки, смешанный метод), их суть. В науке накоплен определенный опыт разработки методических подходов и практических рекомендаций по экономической оценке отдельных видов природных ресурсов. Но многие положения их все еще остаются спорными и недостаточно четкими. Так, до сих пор нет единодушия в толковании самого понятия “экономическая оценка природных ресурсов”. В частности, допускается отождествление таких категорий, как экономическая оценка, стоимость, цена и платность ресурсов природы. Смешение оценки ресурса с его стоимостью привело некоторых исследователей к тому, что в качестве предмета оценивания рассматривался овеществленный в природных ресурсах труд. При таком подходе вне оценки остаются огромные, еще не осваиваемые богатства, например, Сибири, а более ценными будут казаться ресурсы, использование которых требует больших затрат труда, в то время, как по своим качественным особенностям, они менее ценны. Так, общественно необходимые затраты на освоение кислых дерново-подзолистых почв Беларуси значительно больше, чем аналогичные затраты на черноземах Украины, но ценность земельных угодий последней несомненно выше. Общественно необходимый труд, воплощенный в ресурсах, является безусловно мерилом их стоимости, а не оценки. Под экономической оценкой природных ресурсов следует понимать денежное выражение их хозяйственной ценности, обусловленной природными особенностями. Естественной предпосылкой экономической оценки является ограниченность лучших участков и объемов природных ресурсов, их качественная и территориальная неоднородность. Ценность ресурса определяется эффектом, который получает природопользователь при его эксплуатации. В настоящее время, когда необходимость и возможность экономических оценок природных ресурсов стали общепризнанными, сложились две принципиально отличающиеся методологические концепции их определения: затратная и рентная. В основе определения экономической оценки природных ресурсов как продуктов труда лежит так называемая затратная концепция академика С. Г. Струмилина. Согласно данной концепции оценкой ресурсов могут служить затраты труда на их освоение и вовлечение в хозяйственный оборот: чем выше прямые затраты общества, необходимые для использования того или иного ресурса, тем он “дороже”. Что же касается качества природных благ, то, согласно затратной концепции, оно выступает дополнительным фактором меры ценности. Качество сельскохозяйственных земель выражается в плодородии и уровне затрат на единицу продукции, поэтому при оценке конкретного участка земли предлагается учитывать урожайность и текущие затраты. По методике С. Г. Струмилина экономическая оценка земель может быть определена по формуле:
где О — экономическая оценка 1 га угодий; — стоимость освоения 1 га земель (средняя по стране); — отношение урожайности к текущим затратам на производство земледельческого продукта на оцениваемом участке и в среднем по стране. Затратная концепция легла в основу также многих методических разработок по оценке воды, стоимостной оценке лесных и минерально-сырьевых ресурсов и др. Однако в последние годы все больше внимания в ресурсооценочных работах уделяется развитию рентной концепции. Суть рентного подхода к экономической оценке природного ресурса состоит в том, что ее величина определяется размером приносимой данным ресурсом дифференциальной ренты. Дифференциальная рента показывает экономический выигрыш, который получает народное хозяйство благодаря более благоприятным природным свойствам оцениваемого ресурса (лучшему качеству, удобству местоположения и т. п.). Определение дифференциальной ренты позволяет осуществить учет влияния территориальных различий в свойствах ресурсов на производительность общественного труда. Трудности при определении дифференциальной ренты состоят в том, что ее необходимо отличать от дополнительного чистого дохода, получаемого за счет лучшей организации производства, более добросовестной работы и т. п. При исчислении дифференциальной ренты должны сравниваться природные ресурсы, вовлеченные в хозяйственный оборот в одинаковых условиях производства, поскольку только качественные отличия богатств природы являются источником ее образования. Рентная оценка конкретного ресурса определяется как разница замыкающих и индивидуальных затрат на получение продукции природопользования. Величина годовой ренты, приносимой оцениваемым ресурсом, рассчитывается по формуле:
где Rг - величина годовой ренты; Z и S - соответственно замыкающие затраты и затраты на оцениваемом участке на единицу продукции; ni - объем i-го вида продукции; - количество видов продукции, получаемой с использованием данного ресурса. Необходимым этапом оценивания природных ресурсов является определение полного народнохозяйственного эффекта, приносимого объектом природопользования за весь возможный срок его эксплуатации. На основе такой оценки природные ресурсы включаются в состав национального богатства. Чаще всего экономическую оценку ресурса за весь период его возможного использования определяют как сумму годовых рентных оценок с учетом фактора времени. Проблема учета фактора времени в практике оценки природных ресурсов недостаточно разработана, однако наиболее распространенным является способ определения экономической оценки единицы природного ресурса за весь период эксплуатации методом сложного процентирования с помощью формулы “капитализации” годовой ренты:
где R - экономическая оценка природного ресурса с учетом фактора времени; r - нормативный коэффициент дисконтирования; t - срок эксплуатации природного ресурса. Нормативный коэффициент дисконтирования (для приведения разновременных величин дифференциальной ренты ко времени осуществления оценки) в рыночной экономике принимают равным банковскому (или ссудному) проценту. При неограниченном сроке эксплуатации природного ресурса (земельные, водные ресурсы ) при формула преобразуется к виду:
Таким образом, величину экономической оценки природного ресурса можно сравнить с денежным капиталом, который, будучи помещенным в банк под ссудный процент, приносит ежегодный доход, равный размеру ренты. Один из существенных методических недостатков рентной оценки на базе замыкающих затрат, по мнению критиков этого подхода, состоит в том, что оценка объектов природопользования, оказавшихся в относительно худших условиях хозяйствования, оказывается нулевой, а это не всегда отвечает действительности. Это послужило причиной появления, помимо затратного и рентного подхода к экономической оценке, смешанного, или синтетического подхода. Для того, чтобы дать положительную оценку худшим из оцениваемых природных объектов, авторы его предложили к дифференциальной ренте прибавлять затраты освоения Представляется, что все три подхода не являются альтернативными в экономической оценке природных ресурсов. Каждый их них функционален в создании экономического механизма природопользования в условиях становления рыночных отношений: затратная концепция — для установления стоимости природного ресурса, рентная — для его экономической оценки, смешанный подход — для определения цены и установления платы за его использование. В соответствии с принципами ценообразования цена должна отражать общественно необходимые затраты труда на производство продукции (в нашем случае – на включение природных ресурсов в производственный цикл). Другая часть цены должна соответствовать тому эффекту, добавочной прибыли, которую получает предприятие–природопользователь благодаря лучшему качеству используемого ресурса, то есть приносимой им диференциальной ренте. Схематически это можно представить следующим образом: Ц=R+З где Ц - цена ресурса, размер платы за него; R - экономическая оценка на базе дифференциальной ренты; З - затраты на освоение и воспроизводство ресурса. В условиях рыночной экономики, когда процесс ценообразования зависит от баланса спроса и предложения на товар, эта схема не утрачивает своего смысла, поскольку и в основе рыночной цены лежит цена производства, позволяющая возмещать издержки производства и обеспечивать среднюю прибыль.
85. Способы обеззараживания и захоронения отходов, применяющиеся в мировой практике.
На городских свалках даже среднего города ежегодно скапливаются сотни тысяч тонн бытовых отходов. Разлагаясь, они отравляют воздух, почву, подземные воды и превращаются, таким образом, в серьезную опасность для окружающей среды и человека. Вот почему "героями дня" становятся эффективные, безотходные, а главное - экологически чистые технологии промышленной переработки мусора. К их числу принадлежат современные мусоросжигательные заводы, способные обезвредить и утилизировать бытовые отходы и попутно произвести тепловую и электрическую энергию, компенсируя тем самым немалые затраты на саму переработку. Во всем мире переработка и утилизация бытовых отходов становятся все более злободневной проблемой. Главным образом это касается крупных густонаселенных городов, где ежегодно скапливаются миллионы кубометров всевозможного мусора. Дымящиеся свалки, кучи выброшенного хлама, переполненные мусорные баки - такие картины знакомы многим городским жителям. В мировой практике для утилизации и обезвреживания отходов используют термические, химические, биологические и физико-химические методы К термическим методам обезвреживания отходов относятся сжигание, газификация и пиролиз. Сжигание - наиболее отработанный и используемый способ. Этот метод осуществляется в печах различных конструкций при температурах не менее 1200°С. В результате сгорания органической части отходов образуются диоксид углерода, пары воды, оксиды азота и серы, аэрозоль, оксид углерода, бензопирен и диоксины. Зола, имеющая в своем составе неподвижную форму тяжелых металлов, накапливается в нижней части печи и периодически вывозится на полигоны для захоронения или используется в производстве цемента. Газификация - осуществляется в вихревых реакторах или печах с кипящим слоем при температурах 600-1100°С в атмосфере газифицирующего агента (воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода или их смесь). В результате реакции образуются синтез-газ (H2, СО), туман из жидких смолистых веществ, бензопирена и диоксинов. Реакция газификации протекает в среде с восстановительными свойствами, поэтому оксиды азота и серы практически не образуются. Масса тумана при 600°С может доходить до 30% от массы синтез-газа. При увеличении температуры газификации доля тумана в массе синтез-газа падает и при температуре более 1100°С близка к нулю. Горючая смесь водорода и оксида углерода сжигается на горелках при 1400-1600°С или используется в каталитическом процессе синтеза метилового спирта. Зола, остающаяся после газификации, может содержать остаточный углерод и соли тяжелых металлов, растворимые в воде. После проверки золы на отсутствие бензопирена, диоксинов и тяжелых металлов в подвижной форме она может быть отправлена на захоронение. Пиролиз - наиболее изученный процесс широко используется для производства активированного угля из древесины. Пиролиз отходов проводят при температуре 600-800°С с вакуумированием реактора. При этом протекают реакции коксо- и смолообразования, разложения высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные, жидкую и газообразную фракции, а если углеводородные отходы содержат серу, то образуются также сероводород и меркаптаны. Оксиды азота и серы практически не образуются. Химические методы обезвреживания жидких и твердых отходов заключаются в добавлении к нейтрализуемой массе химических реагентов. В зависимости от типа химической реакции реагента с загрязнением происходит осаждение, окисление-восстановление, замещение, комплексообразование. Методы осаждения основаны на ионных реакциях с образованием мало растворимых в воде веществ и особенно эффективны при нейтрализации тяжелых металлов и радионуклидов. Метод осаждения органических загрязнений основан на двух типах реакций: комплексообразование и кристаллизация. Осаждение используют для очистки грунта от полихлорированных бифенилов, пентахлорфенолов, хлорированных и нитрированных углеводородов. Реагенты могут быть как в жидкой, так и в газообразной фазах. Однако при этом происходит увеличение объема обезвреженной массы. Методы управления окислительно-восстановительной реакцией среды позволяют переводить соединения тяжелых металлов и радионуклидов в трудно растворимые в воде гидрооксиды, а также разрушать цианиды, нитраты, тетра-хлориды и другие хлорорганические соединения. Для химической иммобилизации или компексообразования используют неорганические вяжущие типа цемента, золы, силикатов калия и натрия, извести и гелеобразующих веществ (бентонит или целлюлоза). Иммобилизацию используют для связывания тяжелых металлов, радиоактивных отходов, полициклических и ароматических углеводородов, трихлорэтилена и нефтепродуктов. Недостатком комплексообразования является неустойчивость вяжущих веществ к атмосферной и грунтовой влаге, быстрым изменениям температуры, что приводит в результате к разрушению композиционного материала. Объем отходов после комплексообразования уменьшается только в 2 раза. Биологические методы обезвреживания отходов находят все более широкое применение. Они основаны на способности различных штаммов микроорганизмов в процессе жизнедеятельности разлагать или усваивать в своей биомассе многие органические загрязнители. В процессе биообезвреживания происходит вторичное загрязнение атмосферного воздуха продуктами гниения клеток микроорганизмов - сероводородом и аммиаком. Биологическая очистка чаще всего используется для нейтрализации органических токсикантов и тяжелых металлов, а также азотных и фосфорных соединений в почвах и грунтах. Биологические методы можно условно подразделить на микробиодеградацию загрязнителей, биопоглощение и перераспределение токсикантов. Микробиодеградация - это деструкция органических веществ определенными культурами микрофлоры, внесенными в грунт. Процесс биоразложения протекает с заметной скоростью при оптимальной температуре и влажности. Микробиодеградация может быть использована во всех случаях, где естественный микробиоценоз сохранил жизнеспособность и видовое разнообразие. Хотя процесс идет крайне медленно, его эффективность высока. Биопоглощение - это способность некоторых растений и простейших организмов ускорять биодеградацию органических веществ или аккумулировать загрязнения в клетках. Физико-химические методы образуют наиболее представительную группу методов обезвреживания отходов. При создании физических полей в пористых средах начинают протекать одновременно множество физико-химических процессов. Рассмотренные выше методы являются базой для уже созданных технологий обезвреживания отходов или технологий, разрабатываемых в настоящее время. Каждый метод обезвреживания отходов и технология на его основе имеют определенную нишу, то есть совокупность физико-химических параметров отходов и возможностей метода, оптимальное сочетание которых позволяет достичь наибольшей прибыли или минимальных затрат на обезвреживание определенного вида отходов при наименьшем экологическом ущербе природе.
Задачи Задача 3. Рассчитать максимально допустимый уровень пестицидов в растительных продуктах, используя данные по собственному весу.
МДУ = (ДСД • 0,8 • Вч) / СПП МДУ – максимально допустимый уровень накопления веществ в растительных продуктах (ПДК), (мг/кг);
ДСД – допустимая суточная доза (мг/кг массы человека);
0,8 – доля ЭХВ (экзогенно-химических веществ), поступающая в организм человека с пищевым рационом;
Вч – масса взрослого человека, (кг);
СПП – рекомендуемое суммарное потребление пищевых продуктов растительного происхождения в сутки для взрослого населения;
ДСД = МНД / Кзапаса
где, МНД – максимально недействующая доза
Дано: Кзапаса =55 МНД=20 мг/кг/сут
Решение: Вч =100 кг СПП= 1533 гр. = 1,533 кг ДСД=20 /55 =0.36 МДУ = (0.36 • 0,8 • 100) /1,533=18,79 мг/кг
Ответ: Максимально допустимый уровень пестицидов в растительных продуктах составляет 18, 79 мг/кг
Задача 8. Напряжение источника электроэнергии – U1, В. Расстояние от источника до потребителя – l, км. Напряжение в конце линии электропередачи – U2, В. Определить сечение проводов для передачи мощности P2, кВт, и проверить сечение на нагрев.
Вариант данных для расчета Вид провода Параметры U1, В U2, В l, км P2, кВт 6 Медь 230 225 1,5 1,5
Решение: 1. Определяем допустимую потерю напряжения: ΔU = U1 – U2 =230 – 225 = 5 B. 2. Выражаем потерю напряжения для потребителя в процентах: . 3. Зная, что удельное сопротивление медного провода ρ = 0,0175 Ом • мм2/м, определяем его сечение по формуле: мм2. Определяем ближайшее к найденному стандартное сечение S = 35 мм2. 4. Проверяем выбранное стандартное сечение на нагрев. Изолированный медный провод сечением 35 мм2 допускает ток 170 А. Определяем ток в линии: А. при этом 6,67 А << 170 А. Ответ: Ток в линии значительно меньше допустимого.
Литература: 1. Шимова О. С. , Соколовский Н. К. Основы экологии и экономика природопользования. Мн.: БГЭУ, 2002- 322с. 2. Кирвель И. И. Энергосбережение. Мн.: 2007- 116с. 3. И. И Кирвель и др Основы экологии и энергосбережения. Учебно методическое пособие. Мн.: БГУИР, 2011-38с.
