книги / Расчёт и проектирование систем обеспечения безопасности.-1

гическую безопасность можно, ликвидировав автомобили с бензиновыми двигателями и перейдя, например, на электромобили. Но это – дело достаточно далекого будущего. Ближайшая задача – снизить объем выхлопных газов, организовав жесткий контроль за качеством регулировки автомобильных двигателей и составом бензина [1].

1.2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Экологическая безопасность – состояние защищенности личности, общества, государства от потенциальных или реальных угроз, создаваемых последствиями вредного воздействия на окружающую среду, вызываемых повседневным загрязнением среды обитания в связи с хозяйственной деятельностью человека, функционированием производственных объектов, а также в результате стихийных бедствий и катастроф [3].

Уровень экологической безопасности – мера отклонения определенных параметров, признаков, факторов, характеризующих состояние окружающей природной и социальной среды под воздействием техногенной деятельности (объекта) от их установленных (фоновых, допустимых) значений [4].

Экологическую безопасность можно рассматривать как защиту от экологической опасности. Эти два понятия всегда рассматривают вместе.

В нашей стране необходимость обеспечения экологической безопасности хорошо осознана. Она признана на государственной уровне. Совет безопасности РФ включил компонент «экологическая безопасность» в структуру национальной безопасности государства, общества

иотдельной личности (человека).

Косновным факторам, определяющим уровень здоровья населения России и сохранение его генофонда, относят безопасность пищевых продуктов и продовольственного сырья. Полагают, что более 70 % загрязнителей поступают в организм человека с продуктами питания. Положение дел с безопасностью продовольствия в РФ, особенно в последнее десятилетие, ухудшилось в связи с приватизацией пищевой промышленности, увеличением объемов поставок некачественной продукции из-за рубежа, ослаблением государственного и общественного контроля за производством и реализацией продуктов питания. Бесконтрольное использование удобрений, средств защиты растений, консервантов, пищевых добавок, гормонов, трансгенных организмов при производстве продуктов питания

11

в различных странах мира создает заметную экологическую опасность. Обеспечение населения экологически безопасными продуктами питания – одна из важнейших государственных задач.

Обеспечением экологической безопасности занимаются как государственные экологические органы, так и общественные организации (объединения). Государственные экологические службы осуществляют постоянное слежение (мониторинг) за экологическим состоянием воздуха, водных ресурсов, почвы. Они проводят экологический контроль деятельности предприятий (организаций) любой ведомственной принадлежности и любой формы собственности. Они осуществляют экологическую экспертизу намечаемой хозяйственной или иной деятельности, которая может оказать отрицательное влияние на окружающую природную или антропогенную среду, обеспечивают специальный природоохранный режим в заповедниках, заказниках и т.п. Общественные экологические организации (объединения) обычно ведут борьбу с конкретными нарушениями или «защищают» конкретный природный объект, например озеро Байкал [1].

Для сохранения и улучшения качества окружающей среды должны быть использованы различные меры, охватывающие все стороны деятельности человечества. К числу таких мер можно отнести:

–мероприятия законодательного характера;

–установление нормативов состояния и воздействия (ПДК, ПДВ, ПДУ);

–административно-контролирующие мероприятия;

–международное сотрудничество;

–экологическое воспитание и образование;

–внедрение экологического мониторинга;

–проведение технических мероприятий.

Технические меры охраны окружающей среды включают:

1)разработкуивнедрениемалоотходныхибезотходныхпроизводств;

2)рекуперацию отходов (использование в том же технологическом процессе);

3)переработку отходов – использование продуктов или полупродуктов, находящих дальнейшее применение;

4)обезвреживание или уничтожение с соблюдением экологических требований.

Сложность решения экологических проблем в немалой степени объясняется тем, что создание самой совершенной техники защиты

12

окружающей среды не гарантирует от ее загрязнения и разрушения, так как:

1)всегда остается вероятность аварийных ситуаций (чем больше масштабы производства, тем вероятнее авария);

2)не выполняются жесткие требования к качеству и технологической культуре, производственному контролю;

3)существующие технологии переработки сырья в добывающих отраслях несовершенны.

Основными принципами обеспечения экологической безопасности, то есть руководящими идеями, лежащими в основе этой деятельности, которые нашли то или иное выражение и закрепление в нормативных правовых актах, являются:

–презумпция экологической опасности всякой производственнохозяйственной деятельности;

–обязательность экологической экспертизы производственнохозяйственной и иной деятельности, представляющей или которая может представлять экологическую опасность;

–осуществление такой деятельности возможно лишь при наличии положительного заключения экологической экспертизы;

–обязательное лицензирование производственно-хозяйственной деятельности, представляющей экологическую опасность;

–запрещение, приостановление или ограничение любой экологически опасной деятельности;

–государственный и общественный надзор и контроль за обеспечением экологической безопасности.

Названные принципы обеспечения экологической безопасности, сформулированные в самой общей форме, могут быть уточнены и конкретизированы применительно к тем или иным видам производственнохозяйственной и иной деятельности. А учитывая огромный объем разнообразных отношений, охватываемых институтом экологической безопасности, они могут быть конкретизированы и классифицированы по тем или иным основаниям: по объектам экологической безопасности; средствам, оказывающим негативное влияние на окружающую природную среду; территориям, на которых проводятся те или иные меры по обеспечению экологической безопасности, и др.

В Законе «Об охране окружающей природной среды» экологически неблагополучные ситуации по степени опасности для окружающей

13

природной среды, здоровья населения, состояния естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных подразделяются на два вида: чрезвычайные экологические ситуации и зоны экологического бедствия. Первыми объявляются участки территории России, на которых в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных. Ко вторым относятся участки территории страны, где в результате хозяйственной

ииной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественныхэкологических систем, деградацию флоры и фауны.

Представляется возможным использовать деление чрезвычайных экологических ситуаций на указанные виды по степени их опасности для окружающей природной среды, для здоровья человека и для территории

ив целях классификации экологическойбезопасности, подразделив их на:

–глобальные, охватывающие всю нашу планету;

–национальные, касающиеся экологической опасности отдельно взятого государства;

–региональные, применительно к тем или иным регионам государств;

–местные, касающиеся отдельных местностей;

–индивидуальные, когда речь идет об экологической безопасности индивидуума – человека, гражданина, его жилища, гарантиях

изащите его экологических прав и законных интересов в данной области [5].

Вопросы для самоконтроля

1.Что понимают под экологической опасностью?

2.Что такое экологическая безопасность?

3.Назовите основные принципы и методы обеспечения экологической безопасности.

4.Ктодолжензаниматьсяобеспечениемэкологическойбезопасности?

5.Что включают технические меры охраны окружающей среды?

14

ГЛАВА 2. СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОГЕННОГО ОБЪЕКТА

2.1. СТРУКТУРАИХАРАКТЕРИСТИКАТЕХНОГЕННОГООБЪЕКТА

Техногенным объектом называется искусственное сооружение, связанное с технической и технологической деятельностью человека, и, как следствие, оказывающее негативное воздействие на окружающую среду. Следовательно, это объект, который после завершения строительства будет функционировать в сфере материального производства: в промышленности, сельском, водном и лесном хозяйстве, на транспорте и в области связи, в строительстве, торговле и в области общественного питания, материально-технического снабжения и сбыта [4].

Совокупность искусственных объектов, созданных целенаправленной деятельностью человека, и природных объектов, измененных этой деятельностью, называется техносферой.

Объектом воздействия является экологическая система, обладающая рядом специфических особенностей, не позволяющих провести ее математическоеописание. Этиособенности следующие:

–неадекватность поведения естественных и искусственных объектов составляющих экосистему;

–многомерность протекающих в системе формирующих и деградационных процессов;

–принципиальная неприемлемость традиционных методов оптимизации по экономическим критериям.

Экологические аспекты развития техносферы основаны на принципах охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Функционирование техносферы основано на развитии различных видов природопользования (промышленного, сельскохозяйственного лесохозяйственного и др.). Любой природный ресурс обладает тем или иным потенциалом, который может быть вовлечен в производственный процесс. Размер этого потенциала определяется возможностью комплексного использования природного ресурса, а также его возобновляемостью или невозобновляемостью.

Сущность рационального использования возобновляющихся природных ресурсов состоит в потреблении их годичного прироста. Чрезмер-

15

ное потребление ресурса сопровождается его сокращением, а при длительнойизлишне интенсивной эксплуатации может вызватьего деградацию.

Сущность рационального использования невозобновляющихся природныхресурсовсостоитвихмногократномвключениивресурсныециклы.

Различают природный (биогеохимический), природно-техногенный и техногенный ресурсные циклы.

Ресурсный цикл – обмен веществом, энергией и информацией между природными системами, а также природными системами и обществом.

Техногенные ресурсные циклы связаны с загрязнением окружающей среды. Загрязнением называют привнесение в какую-либо среду или возникновение в ней новых, не характерных для нее физических, химических или биологических веществ, или агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня концентрации перечисленных агентов в количествах, вызывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну.

Виды воздействия техногенного объекта на окружающую среду можно представить в виде схемы (рис. 2.1).

Многие вредные вещества, загрязняющие окружающую среду не нейтрализуются в биологическом круговороте и пребывают в нем, не распадаясь годами. Они нарушают природное равновесие, газовый, водный и геохимический режимы биосферы. Таким образом, экстенсивное природопользование и открытые системы производства привели

квозникновению огромного количества газообразных, жидких и твердых отходов, к истощению большинства невозобновляющихся природных ресурсов, к разрушению и загрязнению окружающей среды,

кэкологическому кризису.

Для выхода из кризиса необходимо коренным образом менять принципы природопользования, которые могут быть сформулированы следующим образом:

1.Вид продукции и соответствующий производственный процесс необходимо подбирать к сырью, с цельюего комплексного использования.

2.Необходимо разрабатывать последовательные цепочки производственных процессов в которых отходы одного производства служили бы сырьем для другого. Этот принцип обеспечивает переход от открытой системы связей производства и окружающей среды к рециркуляционной системе.

Технология – наука о способах и процессах производства промышленных продуктов из сырья.

16

PNRPU

17

Д.И. Менделеев так давал определение технологии: «Технология – учение о выгодных приемах переработки природных продуктов в продукты потребные для применения в жизни людей». Он считал, что технология должна «изучить выгоднейшие способы, выбрать из возможных наиболее применимую – по выгодности – данным условиям времени и места, чтобы придать продукту наибольшую дешевизну при желаемых свойствах и формах». Технология должна обеспечивать производство необходимых продуктов не только с минимальными расходами сырья, энергии, рабочей силы, но и с соблюдением экологических условий, сводящих к минимуму образования всех типов отходов.

Способ переработки – совокупность всех операций, которые проходит сырье до получения из него продукта. Взаимосвязь между отдельными операциями и с происходящими в них процессами называют технологической схемой. Технологическая схема описывается в тексте или последовательным схематическим изображением машин и аппаратов.

Сырьем называют природные материалы или продукты, используемые в производстве промышленных продуктов.

Промышленные продукты могут служить средствами производства или предметами потребления. В то же время многие готовые промышленные продукты могут использоваться как сырье для последующих производств (полупродукты).

Технология делится на механическую и химическую. В механической технологии рассматривают процессы, в которых изменяется форма или внешний вид и физические свойства материала, а в химической – процессы изменения состава, свойств и внутреннего строения вещества.

Сфера охраны окружающей природной среды имеет свой комплекс общепринятых технологических приемов, обеспечивающих соблюдение экологических требований в производственных процессах. Принципы создания технологических процессов в экологии совпадают с общими закономерностями, существующими в технике. Эти закономерности характеризуют протекание технологических процессов, которые могут быть разделены на следующие группы:

1.Механические процессы – подчиняются законам механики твердого тела. К ним относятся: перемещение, измельчение, резание, сортировка, смешение и др.

2.Гидромеханические процессы – используются для жидкостей, газов или включающих их неоднородных систем. Подчиняются законам механики жидкостей – гидромеханики. К ним относятся: перемещение жидкостей и газов, перемешивание в жидкой среде и др.

18

3.Тепловые процессы – связаны с теплообменом. К ним относятся нагревание, охлаждение, процессы, связанные с изменением агрегатного состояния вещества, и др.

4.Массообменные процессы – заключаются в переходе вещества (массы) из одной фазы в другую путем диффузии. К этой группе относятся следующие процессы перехода веществ:

а) из твердой фазы в жидкую (растворение твердых веществ) или из жидкой фазы в твердую (кристаллизация);

б) из одной жидкой фазы в другую жидкую фазу (экстракция); в) из жидкой фазы в парообразную и одновременно из парообраз-

ной в жидкую (ректификация); г) из жидкой фазы в газообразную или из газообразной в жидкую

(конденсация); д) из твердой фазы в газообразную (сублимация) или из газообраз-

ной фазы на поверхность твердых тел.

Технологические процессы осуществляются периодически или непрерывно.

Впериодическом процессе сырье загружают, используют и выгружают продукт порциями, периодически. При этом процесс происходит во всем объеме технологического аппарата, но его параметры изменяются во времени.

Внепрерывном процессе загрузка, обработка и выгрузка производятся непрерывно. При этом все стадии процесса протекают одновременно, но в разных точках аппарата.

Ряд технологических процессов может относиться к дискретнонепрерывным, когда один из элементов процесса (загрузка, обработка, выгрузка) может работать в дискретном (периодическом) режиме.

Несмотря на то, что существует огромное количество технологических процессов, большинство из них характеризуется сравнительно ограниченным числом физических законов. Основными из них являются законы сохранения массы и энергии.

По закону сохранения массы количество вещества, поступающего

на переработку (Gнач), равно количеству вещества, получаемого в результате переработки (Gкон), т.е. приход вещества равен расходу. Это можно представить в виде уравнения материального баланса:

Gнач = Gкон.

Для периодических процессов материальный баланс составляется на одну операцию, для непрерывных процессов – за единицу времени.

19

Вобщем виде материальныйбалансможет быть выражен формулой Вт + Вж + Вг = Вт + Вж + Вг,

где Вт, Вж, Вг – массы твердых, жидких и газообразных веществ, поступающих в производство; Вт, Вж, Вг – массы получаемых продуктов.

По закону сохранения энергии количество энергии, введенной в процесс, равно количеству ее, полученному в результате проведения процесса, т.е. приход энергииравенее расходу.

Многие виды вредных воздействий сводятся к появлению в результате деятельности человека тех или иных видов загрязнений. Перечислим основные из них.

Твердые загрязнения – это отходы горнодобывающих и промышленных производств, бытовой и строительный мусор и т.п. Отходы и мусор отнимают место у природных сообществ. В лучшем случае их удается использовать для рекультивации природной среды – заполнения оврагов, строительства искусственных островов, дорог. В худшем случае они распространяются атмосферными и водными потоками и способны превратить обширные пространства в «индустриальные пустыни».

Ситуация становится гораздо более опасной, если среди твердых загрязнений имеются ядовитые вещества, особенно растворимые в воде. В таком случае твердые загрязнения должны быть подвергнуты специальной обработке, обеспечивающей защиту окружающей природной среды. Например, с помощью химической реакции ядовитые вещества могут быть переведены в безопасную форму. Или же твердые загрязнения могут быть помещены внутрь монолитных бетонных блоков.

Жидкие загрязнения – это, в частности, сточные воды промышленных и сельскохозяйственных производств, а также бытовые. Они обладают способностью просачиваться сквозь верхние слои почвы и отравлять обширные пространства земель и грунтовые воды под ними. Поэтому приходится их тщательно собирать и очищать. Перспективными являются производства с замкнутым циклом использования воды.

Газообразные загрязнения – это разнообразные газообразные отходы промышленных и сельскохозяйственных производств, выхлопные газы автомашин, самолетов и иных транспортных средств. Среди наименее опасных газообразных загрязнений – водяные пары, образующиеся при охлаждении циркулирующих технологических жидкостей электростанций.

Биологические загрязнения обычно связаны с непродуманным вмешательством человека в жизнь природных сообществ. Один из ярких примеров – завоз кроликов в Австралию, где у них не было естественных

20