Общая характеристика и виды загрязнения окружающей среды
Загрязнение среды - сложный процесс, связанный с деятельностью человека. Оно чуждо природным экосистемам и, накапливаясь в них, нарушает процессы кругооборота веществ и энергии, снижает их производительность, отрицательно влияет на здоровье людей.
Загрязнение - изменение природной среды (атмосферы, воды) в результате наличия в ней примесей. При этом различают загрязнения: антропогенные - вызванные деятельностью человека и естественные - вызванные природными процессами.
К числу особых видов антропогенного воздействия на биосферу относятся: загрязнение среды опасными отходами.
Источником загрязнений является хозяйственная деятельность человека: промышленность, сельское хозяйство, транспорт. Доля того или иного источника загрязнения может значительно колебаться в зависимости от региона. Эта проблема становится все более актуальной в связи с ростом народонаселения, развитием вредных ресурсоемких промышленных производств в различных регионах Украины. Подобная тенденция требует необходимости развития природоохранных мероприятий, позволяющих сохранить здоровую окружающую среду.
К экологически опасным промышленным объектам относятся все промышленные предприятия, использующие технологии, в процессе производства связанные с опасными (вредными) воздействиями на окружающую среду, побочным продуктом деятельности которых являются экологически опасные отходы. Таким образом, эти производства оказывают вредные воздействия на все факторы окружающей среды. Донецкая область продолжает оставаться регионом с наибольшей степенью загрязнения окружающей среды не только в Украине, но, по мнению специалистов, и во всей Европе. Ежегодные выбросы здесь загрязняющих веществ в атмосферу практически равняются выбросам в таких крупных промышленных регионах, как Днепропетровская, Луганская, Запорожская и Харьковская области вместе взятые. [1]
В большинстве случаев загрязнения -- это отходы различных производств, появляющиеся наряду с готовой продукцией в результате переработки природных ресурсов топливных, сырьевых, кислорода воздуха, воды и т. д. Отходы производства рассматривать как продукты своеобразного «обмена веществ» между индустриально развитым обществом и природой, как своеобразные «экскременты производства». Промышленные загрязнения делятся на:
механические (запыление атмосферы, твердые частицы, и разнообразные предметы в воде и почве);
химические (газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу и гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой);
-физические (все виды энергии как отходы разнообразных производств, тепловой, механической, в том числе вибрация, шум, ультразвук. Так, для химической промышленности характерны токсичные отходы, а для машиностроения -- в большой степени отходы химически инертные (СО2, абразивы и т.д.) Важно то, что абсолютно безвредных отходов не существует (CO2 снижает в воздухе относительное содержание О2, а абразивная пыль, попадая на слизистые глаз и верх дыхательные пути может привести к заболеваниям). Именно поэтому вредные вещества отождествляются с понятием «токсичного вещества» даже при отсутствии собственно ядовитых свойств.
Оказывая отрицательное влияние на окружающую среду, загрязнения, в свою очередь, могут подвергаться определенному воздействию окружающей среды.
Таким образом, по воздействию со стороны воздействия на окружающую среду, загрязнения подразделяются на:
стойкие (неразрушаемые);
нестойкие, разрушаемые под действием природных химико-биологических процессов.
Классификацию выбросов вредных веществ в атмосферу устанавливает ГОСТ17.2.1.01--76.
В основу классификации материальных загрязнений приняты: среда распространения -- (атмосфера, гидро-, литосфера), их агрегатное состояние (газообразное, жидкое, твердое), применяемые методы обезвреживания, а также степень токсичности выбросов. Эти выбросы в зависимости от состава вредных веществ классифицируются по агрегатному состоянию этих веществ и по массовому выбросу, т. е. массе веществ, выбрасываемых в единицу времени (тонн/сутки).
По химическому составу выбросы делятся на группы; в зависимости от разных частиц -- на подгруппы.
В условиях промышленного производства важное значение с точки зрения загрязнения окружающей среды имеют частицы пыли -- взвешенные в воздухе частицы твердых веществ. Газ или воздух, в которых неопределенно долгое время находится во взвешенном состоянии пыль или капельки жидкости, называются аэрозолями (аэродисперсной системой).
Физико-химические свойства промышленной пыли зависят, в основном, природы, т. е. материала или вещества, из которого она образовалась, а также механизма ее образования (размельчение, испарение, сгорание и т. п.).
Промышленные пыли образуются (в зависимости от механизма образования:
-- в процессах дробления и истирания (аэрозоли дезинтеграции);
-- испарения с последующей конденсацией в твердые частицы (аэрозоли конденсации);
-- горение с образованием твердых частиц продуктов неполного сгорания топлива (дымы).
Механизм образования пыли влияет, в основном, на ее дисперсный состав и определяется размером частиц.
Аэрозоли в большинстве полидисперсны, т. е. содержат частицы различного размера. Исключение составляют возгоны -- пыли, образующиеся в газах в результате конденсации паров веществ и в процессе химических реакций газообразных компонентов. Это монодисперсные системы с размером частиц < 1 мкм.
Жидкие выбросы в атмосферу (туманы) -- это аэрозоли, образованные мельчайшими капельками распыленных жидкостей (кислот, масел и др.).
Газообразные (парообразные) выбросы, т. е. загрязняющие атмосферу вещества -- это аэрозоли в виде примесей газов или паров, обладают дисперсностью, достигшей молекулярного уровня. Газообразные загрязнения -- SO2, CO, NO и др. образуются чаще всего в процессе горения. Парообразные примеси (например, углеводороды) -- в результате процесса испарения. Однако эти различия (газ--пар) в определенной мере условны. Основными физико-химическими характеристиками газообразных загрязнений являются химический состав и плотность, а для паров -- также их летучесть (т. е. скорость испарения при данной температуре); упругость или давление пара (т. е. предел насыщения им воздуха при определенной температуре). [2, c.46-52]
Теплоэлектростанции и предприятия черной металлургии, дают больше половины всех загрязнений атмосферы. Следует помнить, что выбросы предприятий химической промышленности сильно концентрированы и весьма агрессивны.
В промышленности получают и используют различные вещества с самыми разнообразными физическими и химическими свойствами, поэтому и выбросы в атмосферу по своему химическому составу различаются. Все же из всех выбросов по объему и приносимому вреду следует выделить такие вещества: сернистый газ SO2 (он же сернистый ангидрид или двуокись серы), окислы азота, углерода СО (угарный газ), нефтяные газы, летучие растворители (ароматические углеводороды, спирты, эфиры, галогенопроизводные углеводородов, кетоны и др.), а также пылевыделения.
Важную роль в локальных загрязнениях атмосферы играют аэрозоли искусственного происхождения. На первом месте здесь находится промышленность строительных материалов, и в первую очередь, -- производство цемента. Цементные заводы выбрасывают в атмосферу до 3% своей продукции. Большое количество пыли образуется также при производстве черных и цветных металлов.
Что касается пыли, то наибольшее количество ее выбрасывается в атмосферу тепловыми электростанциями, которые используют преимущественно местные низкосортные угли, при сгорании выделяющих значительное количество золы и сернистых соединений. Сжигаются они в пылевидном состоянии, выбрасывая много золы и дымовыми газами в атмосферу, оседающей затем в виде копоти.
По количественному и качественному составу вредных выбросов промышленное производство можно разделить на четыре группы:
производства, выбрасывающие в атмосферу условно чистые технологические и вентиляционные выбросы с содержанием вредных веществ, не превышающих предельно допустимые концентрации;
производства, выбрасывающие в атмосферу неприятно пахнущие газы;
-- производства со значительными выбросами газа, содержащего нетоксичные или инертные газы;
-- производства, выбрасывающие в атмосферу токсичные и канцерогенные вещества. К первой группе относятся, например, цеха с технологическими печами, работающими на природном газе и малосернистом мазуте; ко второй -- производство азотной кислоты с каталитической очисткой; к третьей -- цеха с дробильно-помольным оборудованием, сушильными барабанами, обогатительные фабрики; к четвертой -- химические и нефтехимические производства (производство полиэтилена, фенола, полиамидных и фенолформальдегидных смол, фталиевого ангидрита, серной и соляной кислоты, стирола, карбамида, гербицидов, аммиака, ацетилена и т. д.).
Из изложенного ясно, что антропогенное воздействие на атмосферу все возрастает и угрожает глобальными последствиями для будущих поколений, что ставит перед наукой и техникой серьезные инженерные задачи по их предупреждению, в условиях Донбасса наблюдаются все виды перечисленных загрязнений.
Экологически опасные промышленные объекты Донецкой области, экологическая характеристика промышленных городов Донбасса:
Донецк -- столица шахтерского края Украины, совместно с прилегающими к нему городами и поселками городского типа (Авдеевка, Макеевка, Харцызск, Ясиноватая и др.) формирует Донецкую индустриальную агломерацию (мегаполис).
В самом Донецке эксплуатируется 22 угольные шахты, терриконы которых располагаются в непосредственной близости от жилых кварталов. В центральной части города находится крупный металлургический завод. Имеются предприятия химической (производство пластмасс, химреактивов) и коксохимической промышленности. Выбросы предприятий города, сконцентрированных на сравнительно небольшом пространстве, совместно с предприятиями Донецкой агломерации формируют достаточно устойчивый смог, который практически круглогодично темно-фиолетовой дымкой висит над всем мегаполисом.
Высокая загрязненность воздуха в Донецке частично компенсируется обилием зеленых насаждений и цветников. Здесь имеется более 30 парков и садов и около 60 скверов, высажено более 1 млн. кустов роз. Под зелеными насаждениями занято более половины общей площади города. Улучшению микроклимата способствуют также 30 прудов и водохранилищ общей площадью свыше 600 га, созданных в пределах городской черты и окрестностях города. Наиболее острой проблемой для Донецка является водообеспечение, поскольку добыча угля, которая ведется в этом районе почти два столетия привела к полному его обезвоживанию. Обезвоживание территории является неизбежным следствием масштабного развития горнодобывающей промышленности. При прокладке шахт или устройстве карьеров для добычи полезных ископаемых происходит пересечение подземных водоносных горизонтов. Поток подземных вод устремляется в образовавшуюся полость, нарушенный горной выработкой подземный водоносный горизонт постепенно истощается. Вслед за этим происходит истощение поверхности водотока, гидравлически связанного с нарушенным водоносным горизонтом. Происходит, таким образом, обезвоживание всей территории. Чтобы предотвратить затопление пространства, необходимого для извлечения полезного ископаемого, устраивается шахтный или карьерный водоотлив, который действует круглосуточно. Шахтные (карьерные) воды, загрязненные примесями горной породы и обычно высоко минерализованные, откачиваются на поверхность. Сброс этих вод в поверхностные водотоки, уже значительно обезвоженные, приводит к их сильному загрязнению. Поэтому шахтные (карьерные) воды аккумулируются в водоемах, специально организованных на многочисленных балках. Здесь происходит их отстой и осветление. Осветленные и разбавленные атмосферными осадками, эти воды становятся со временем пригодными для использования в рекреационных целях для рыборазведения и ограниченно для целей орошения. Из-за высокой минерализации и часто значительного содержания ионов тяжелых металлов шахтные (карьерные) воды непригодны для питьевого и технического водоснабжения. Они могут использоваться только для пополнения оборотных циклов водоснабжения обогатительных фабрик
С ростом добычи угля, интенсивным развитием предприятий металлургического, химического и машиностроительного комплексов проблема водообеспечения в Донбассе обострялась все сильнее. Обеспечить водой Донецк и другие города и населенные пункты Донбасса возможно только за подачи воды по каналу Днепр -- Донбасс.
В то же время на многих предприятиях Донецкой агломерации вода используется крайне нерационально. В реки сбрасывается большое количество неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, которые могли бы многократно использоваться в системах оборотного водоснабжения. Большинство предприятий Донецка, построенных в довоенный и послевоенный период, работают по устаревшим технологиям, требуют технического оснащения в направлении экологизации технологических процессов с целью более полной переработки сырья, внедрения оборотных и замкнутых систем водоснабжения, уменьшения выбросов в атмосферу.
Особенно актуальной для Донецка является переработка твердых производственных отходов, которых за двухсотлетнюю историю промышленного развития города накопилось сотни миллионов тонн.
В Донецке в результате нарушения гидрогеологического режима при угледобыче, оседании поверхности на подработанных участках под воздействием дополнительной статической нагрузки от твердых производственных отходов произошло подтопление и частичное заболачивание примерно 1/3 городской территории. Кроме того, на отдельных участках наблюдаются провалы земной поверхности. Такие процессы характерны для городов и поселков всего Донбасса.
Мариуполь -- порт на Азовском море, крупный центр черной металлургии и тяжелого машиностроения. Один из самых сложных в экологическом отношении городов Украины как в части загрязнения атмосферного воздуха и морской среды, так и в обеспечении более чем полумиллионного населения питьевой водой.
Мариуполь расположен на западном побережье Таганрогского залива, при пересечении рек Кальчик и Кальмиус. На сравнительно небольшой территории расположены два крупнейших металлургических гиганта, завод тяжелого машиностроения, прокатно-штамповочное, коксохимическое и графитовое производства, предприятия машиностроительного профиля. Пылегазовые выбросы этих предприятий формируют над городом тяжелую темно-фиолетовую дымку, содержащую вредные примеси в концентрациях, во много раз превышающие предельно допустимые.
Город расположен на возвышенной слабоволнистой равнине, обрывающейся к морю крутым уступом. Рельеф местности и наличие постоянных ветров (зимой -- бора, летом -- бриз) обеспечивает хорошую проветривамость территории города и рассеивание пылегазовых выбросов. В то же время при ветре усиливается пыление многочисленных отвалов промышленных отходов, песчаных и эродированных участков почвенного покрова. Территория города, особенно его прибрежная часть, захламлена остатками металлических конструкций и свалками производственных отходов, пересечена многочисленными железнодорожными подъездными путями. Много делается в Мариуполе для утилизации промышленных отходов. На базе переработки доменных шлаков создано производство строительных материалов и изделий. Однако объем накопления промышленных отходов продолжает расти и достиг уже 2,5 млрд. т.
Донецко-Макеевский промузел по концентрации угольных и металлургических предприятий сходен с промышленным районом Бельгии и Люксембурга, где имеется примерно такая же плотность аналогичных производств, однако сравнение экологической обстановки в этих районах существенно в пользу западноевропейского.
Для города Макеевки Донецкой области характерно наличие многочисленных просадок земной поверхности, вызванных развитием угледобычи. Здесь находятся следующие экологически опасные производства: два коксохимических завода, металлургический завод, труболитейный завод, большое количество шахт. Наличие шахтных водоотливов привело к подтоплению ряда городских районов. Общая площадь подтопления составляет свыше 40% территории города. Объем сточных и шахтных вод, поступающих в р.Грузскую, которая протекает через территорию Макеевки, намного превышает естественный сток реки. Изменение крайне тяжелой экологической обстановки в Макеевке может быть достигнуто путем модернизации технологических процессов металлургического и коксохимического производств, создания замкнутых систем водоснабжения промышленных предприятий, ликвидации терриконов и отвалов, благоустройства территории, что, естественно, связано с громадными капиталовложениями.
Горловка -- город в Донецкой области, сформировался как один из центров угледобычи. В городе -- 9 шахт и 5 углеобогатительных фабрик. В послевоенный период Горловка получила развитие как многофункциональный промышленный центр. Здесь действуют два крупных химических предприятия, Никитовский ртутный комбинат, коксохимический завод, предприятия машиностроения и металлообработки.
Рельеф города равнинный, расчленен оврагами и балками. Сформировано много техногенных форм рельефа в виде терриконов и отвалов. Городу присущи экологические проблемы, характерные для районов угледобычи, подробно рассмотренные на примере Донецка. Эти проблемы усугубляются наличием коксохимического и химических производств и ртутного комбината.
Одной из специфических экологических проблем Горловки является захоронение особо токсичных отходов химического производства. Нако-питель токсичных отходов, построенный без надежного противофильтрационного экрана и расположенный в районе шахтных выработок, из-за осадки основания в 1986 г. явился источником поступления ядовитых соединений в полость шахты, что повлекло отравление и гибель людей.
Ликвидация заброшенных накопителей токсичных химических отходов, расположенных в зоне трещиноватости, является весьма дорогостоящим, но необходимым мероприятием.
Через территорию города протекает р. Корсунь, в которую сбрасывается львиное количество шахтных и сточных вод. Горловка хорошо озеленена, площади зеленых насаждений занимает более половины городской территории.
Енакиево Донецкой области -- 10 шахт, центральная углеобогатительная фабрика, добыча известняка, песчаника, металлургический, коксохимический и цементный заводы;
Торез Донецкой области -- 10 шахт, 4 углеобогатительные фабрики, предприятия машиностроения и стройиндустрии.
Константиновна -- город в Донецкой области, один из центров цветной металлургии Украины. Здесь имеются довольно крупное предприятие выплавке цинка и свинца -- «Укрцинк», заводы «Вторчермет» и огнеупоров, три стекольных завода, завод высоковольтной аппаратуры.
Город расположен в долине р.Кривой Торец, правобережном притоке р.Северского Донца. Ширина долины 6--7 км, глубина 70--80 м. Предприятие «Укрцинк», занимающее обширную площадь, расположено в центральной части города. Рельеф местности и расположение предприятий в ограниченном пространстве ухудшают условия рассеивания выбросов и проветривание городской территории. Построенный в 30-х годах XX ст. завод выплавке цинка и свинца работает по весьма устаревшей технологии, не обеспечен эффективными средствами защиты воздушного бассейна и очистки сточных вод.
В атмосферном воздухе Константиновки во много раз превышены допустимые концентрации цинка, свинца, оксидов серы, пыли. Вода p.Kpивой Торец загрязнена ионами тяжелых металлов, взвешенными веществами, отличается высокой минерализацией.
Наблюдается сильное загрязнение почв свинцом и цинком, как в пределах городской черты, так и на прилегающей территории. Улучшение экологической обстановки в городе может быть достигнуто путем закрытия ряда предприятий, в частности «Укрцинка», или коренной реконструкцией устаревших технологий. Переход на современные технологические процессы выплавки цинка и свинца позволит многократно (в 20 раз) сократить выбросы продукции в воздух и унос ее со сточными водами.
Углегорск -- город в Донецкой области, где расположена одна из крупнейших в Украине теплоэлектростанция мощностью 3,6 млн. кВт;
Курахово -- город в Донецкой области, где расположена ТЭС мощностью 1,5 млн.квт.
Все указанные ТЭС работают на угле, что вызывает специфические экологические проблемы, связанные с сильным загрязнением атмосферного воз-духа, удалением и складированием шлака и золы. Кроме того, вследствие послания пылегазовых выбросов и выпадения загрязненных атмосферных осадков, эти электростанции являются источником загрязнения прилегающей территории, в том числе радиоактивного, поскольку многие угли Донбасса имеют повышенное содержание радионуклидов.
Из общего объема пылегазовых выбросов по Украине доля Углегорска составляет более 4%. В последнее время твердые отходы ТЭС широко используются в качестве строительных материалов, однако объемы отходов значительно превосходят потребности в их использовании.
На ТЭС созданы системы замкнутого водоснабжения с использованием прудов - охладителей. В прудах разводятся теплолюбивые виды рыб -- толстолобик и белый амур, что свидетельствует о чистоте воды в водоемах-охладителях.
Серьезное воздействие электроэнергетики на окружающую среду проявляется в региональных искажениях климатических условий, в связи с концентрацией больших объемов тепловых выбросов на сравнительно малых площадях. Так, ТЭС на органическом топливе имеет тепловые выбросы, эквивалентные ее полуторной мощности. Станция мощностью 4 млн. кВт выделяет в окружающую среду 6 млн. кДж/с. [3, с.339]
Таким образом, в городах Донецкой области наблюдается большая концентрация промышленных производств, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду, причем во всех сферах, загрязняя почвы, воздух, воды, а также приводит к изменению геологического ландшафта, загрязнению рек и водоемов на территории городов.
Заключение
Таким образом, Донбасс является «сердцем» Украины, поскольку здесь сконцентрировано 80% промышленности страны. Именно потому, что в основном здесь размещаются предприятия тяжелой промышленности, которые давно не модернизировались, обладая морально и физически устаревшим оборудованием, в Донбассе находится много экологически опасных производств, к которым относятся предприятия металлургической и коксохимической промышленности, угольные шахты, предприятия теплоэнергетики.
Министерством охраны окружающей среды совместно с другими заинтересованными органами исполнительной власти и органами местного самоуправления подготовлен проект Программы улучшения экологического состояния горнодобывающих регионов Украины, который после согласования в установленном порядке будет подан на утверждение в Кабинет Министров Украины. Самой острой экологической проблемой Донецкого региона, которая требует быстрейшего решения, является загрязнение воздушного бассейна.
Список литературы
1. Лазарева Т. Воздух Донецкой области не становится чище…//Наш край, №5, 2008. - С.3.
2. Батлук А.В. Основы экологии и охрана окружающей среды. Л.: Афиша, 2007. - 335с
3. Экология города. Под общ. Ред. проф.. Стольберга Ф.В. К.: Либра, 2006. - 464с
4. Аналітична довідка про підприємства, які є найбільшими забруднювачами навколишнього природного середовища Донецької області // Наш край, №16, 2008. - С.2
5. Матлак Е.С. Подземные шахтные воды - на службу обществу.// Наш край,№6, 2005. - С.2
6. Постанова колегії «Про дотримання вимог Закону України «Про охорону атмосферного повітря» металургійними та коксохімічними підприємствами Донецької області» від 14 грудня 2006 року//Наш край, №1,2007. - С.3