Методологические основы разработки экологически безопасных производств на территории Русской равнины

Бухгалтер, Лев Борисович

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Методологические основы разработки экологически безопасных производств на территории Русской равнины
ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Методологические основы разработки экологически безопасных производств на территории Русской равнины"

^^ На правах рукописи

БУХГАЛТЕР ЛЕВ БОРИСОВИЧ

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВ НА ТЕРРИТОРИИ РУССКОЙ РАВНИНЫ

Специальность 11.00.11 — охрана окружающей среды и рациональное

использование природных ресурсов (географические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва 1998

Работа выполнена во Всесоюзном Научио-Исследовательском Институте Медицинских полимеров (ВНИИМедполимер).

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

Морозова Татьяна Дмитриевна;

доктор географических наук,

профессор Тишков Аркадий Александрович;

доктор географических наук,

профессор Смольянинов Владимир Митрофанович

Ведущая организация - Государственный научно-исследовательский и производ-

на заседании диссертационного совета Д 120.59.03 в Государственном университете по землеустройству по адресу: 103064, Москва, ул. Казакова, 15,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета ло землеустройству по адресу: 103064, Москва, ул. Казакова, 15.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, высылать по указанному адресу ученому секретарю совета.

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь

ственный центр "Природа" (Госцентр "Природа")

Защита состоится /¿г

диссертационного совета, кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Более 80% промышленности России сосредоточено на территории Русской равнины. Это приводит к непомерной экологической нагрузке на биосферу, изменению и ухудшению свойств атмосферного воздуха, поверхностных вод и литосферы. За счет работы производственных мощностей в атмосферу выбрасываются миллионы тонн загрязняющих веществ, в основном кислых оксидов. Для ирригации, промышленного производства, бытового снабжения уже используется более 13% речного стока, а в водоемы сбрасывается до 500 млрд м3 сточных вод в год. Загрязнение биосферы, .исчерпание природных ресурсов, разрушение экосистем, потери природной способности самовосстановления выдвигают на первый план выработку общей методологии снижения техногенной нагрузки на окружающую природную среду и основ разработки экологически безопасных производств.

В рамках этой проблемы особое место занимает задача регламентации выбросов загрязняющих веществ в биосферу с оценкой масштабов техногенного воздействия пол-лютантов на окружающую среду.

Наиболее кардинальным решением данной проблемы является создание замкнутых технологических процессов и связанной с ними концепсии "абсолютной безопасности". Однако реальные технологические разработки показывают практическую неосуществимость данного положения.

В этой связи становится актуальным на проблеме реальных технологий выработать общие методологические подходы к созданию экологически безопасных производств и распространить их на аналогичные процессы в различных отраслях промышленности.

В процессе исследования была определена цель: разработать методологические и технологические основы экологически безопасных производств, позволяющих резко снизить техногенную нагрузку на окружающую среду.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: - проанализировать состояние проблемы охраны окружающей среды на территории Русской равнины;

- исследовать влияние различных факторов и уровень экологического воздействия рассматриваемых производств на окружающую среду;

- разработать экологически безопасные технологии по данным производствам.

В представленной работе объектами исследования являлись действующие заводы и предприятия медицинской промышленности (производство медицинского стекла и полимеров); химико-фармацевтической промышленности (производство иодсодержа-щей смолы, мазей и паст); нефтехимической и химической промышленности (разложение катализаторных комплексов на основе отработавшего безводного хлористого алюминия); станции подземного хранения газа (СПХГ) и компрессорные станции (КС) РАО "ГАЗПРОМ".

Такие различные на первый взгляд объекты можно объединить по следующим технологическим признакам: использование газа в качестве топлива и выброс в атмосферу однотипных загрязняющих веществ, образование сточных вод, основными пол-лютантами в которых являются нефтепродукты, СПАВ, соли металлов; загрязнение литосферы отходами, утилизация которых требует нетривиальных решений.

Методика исследования. В процессе комплексного анализа экологической ситуации на действующих производствах в диссертации использовались современные научно-технические методы с привлечением;

- инструментальных анализов (рентгенография, спектрофотометрия, жидкостная и газовая хроматографии, атомно-абсорбционный анализ);

- системного анализа, позволяющего провести комплексный учет различных источников техногенного воздействия на природную среду и изучения реакции среды на

эти воздействия. При этом широко использовались как результаты собственных натурных исследований, так и данные фондовых источников исследуемых объектов;

- математического моделирования, позволяющего рассчитать процессы рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.

Научная новизна и практическая ценность. В представленной работе впервые дана комплексная оценка сложившейся экологической ситуации на территории Русской равнины.

Приведены параметры качества атмосферного воздуха, вод и почв. Обобщены сведения о количестве загрязняющих веществ, выделены районы с особенно неблагоприятными условиями по загрязнению воздушного бассейна (Череповец, Саратов, Омск), поверхностных вод (Ока, Кама, Иртыш) и земель в районах расположения промышленных предпритий (Центральный район, Среднее и Нижнее Поволжье).

Разработаны экологически безопасные процессы очистки сточных вод с помощью высшей водной растительности (ВВР). Показана возможность ВВР утилизировать и трансформировать многие поллютанты - нефтепродукты, СПАВ, соли различных металлов. Предложена и внедрена промышленная схема глубокой очистки сточных вод на Березичском стекольном заводе. Разработаны и внедрены мероприятия по снижению выбросов в атмосферу на компрессорных станциях и станциях подземного хранения газа РАО "ГАЗПРОМ" (Острогожская, Щелковская, Елшано-Курдюмская), стекольных заводах Минмедпрома (Клинский, Ковровский, Курский, Березичский) и заводах по переработке полимеров (Ленинградский, Белгород-Днестровский). Создана малоотходная технология утилизации отработавшего катализаторного комплекса на основе безводного хлористого алюминия, позволившая полностью исключить стадию образования ка-тализаторных шламов и на основе отработавшего хлористого алюминия получить целевые товарные продукты - присадки к битумам и бетонам (Ново-Куйбышевский завод синтетического спирта). Разработана и внедрена технология очистки йодсодержащих сточных вод (Курский химико-фармацевтический завод).

Эти и другие научные разработки, приведенные в диссертации, позволяют ощутимо:

- уменьшить использование чистой воды в технологических процессах за счет возврата очищенной сточной воды в водооборотные системы;

- уменьшить площадь территорий, отводимых под захоронение шламов, за счет разработки технологий, исключающих их образование;

- уменьшить количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ за счет улучшения технологических и топочных процессов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 2-ой республиканской конференции «Проблемы охраны окружающей среды в районах с интенсивно развивающейся промышленностью» (Кемерово, 1982), Всесоюзной научно-технической конференции «Синтез и промышленное применение красителей и промежуточных продуктов» (Рубежное, 1982), VII Всесоюзном симпозиуме «Современные проблемы прогнозирования, контроля качества воды и озонирования» (Таллинн, 1985), Всесоюзной конференции «Извлечение йода, брома в йодо-бромном производстве» (Саки, 1987), Симпозиуме «Химия и ускорение научно-технического прогресса» (Москва, 1988), Всесоюзной конференции «Создание мало- и безотходных технологий в химической промышленности» (Черкассы, 1989), Всесоюзной конференции «Очистка природных и сточных вод» (Москва, 1989), Международном симпозиуме «Экология-90» (Москва, 1990), Всесоюзной конференции «Озон: получение, применение» (Москва, 1991), XV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Минск, 1993), Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995), Международной конференции «Environmental Management» (Bad Homburg, Германия, 1995), Международном симпозиуме «Pragoterra» (Чехия, 1996), Международном Совещании по экологии окружающей среды (Китай, 1996), Международном конгрессе «Environ 1997» (Австрия, 1997), Международном совещании «Corrosion protection of

underground deposit sites» (Чехия, 1997), Международном симпозиуме "OEKO-Paracelsys" (Швейцария 1998)

Публикации. По теме диссертации опубликовано свыше 100 печатных работ в отечественных журналах: Доклады Академии наук СССР, Журнал Физической химии, Нефтепереработка и нефтехимия, Химическая промышленность, Экология и промышленность России и др., материалах Международных семинаров и симпозиумов, в тематических сборниках. Большая часть материалов служебного характера, выполненная по теме диссертации, изложена в 28 научных и научно-производственных отчетах.

Внедрение. Результаты работы внедрены на Березичском стекольном заводе (очистка сточных вод с помощью высшей водной растительности, снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу), Курском химико-фармацевтическом заводе (очистка сточных вод от иода и его производных), Ефремовском биохимзаводе (очистка сточных вод основного производства), Ново-Куйбышевском заводе синтетического спирта (утилизация отработавшего катализаторного комплекса). Предложения по снижению загрязнения окружающей среды приняты к исполнению на ряде компрессорных станций и станций подземного хранения газа РАО «ГАЗПРОМ».

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 217 наименований, в т.ч. 21 иностранных авторов. Общий объем работы - 369 страниц, в том числе 342 страниц основного текста, 55 рисунков, 77 таблиц, 20 страниц библиографии.

Представленная работа была в основном выполнена во ВНИИМедполимер. Автор благодарен всем сотрудникам института, оказавшим содействие в ее подготовке, а также сотрудникам ГАНГ им. И.М.Губкина Паниди Я.С., Кореневу К.Д., сотрудникам ДАО «Промгаз» Петуховой Н.Н., Кяргесу А.А. Автор особо признателен д.г.н. Хабарову А.В., д.х.н. Лейкину Ю.А., д.т.н. Акользину А.П., д.х.н. Сливинскому Е.В., к.х.н. Ми-хайленко Н.Ю., к.х.н. Худаку В.И., Ямщикову В.И., Занозиной Е.В. за неоценимую помощь и поддержку в работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматривается состояние проблемы охраны окружающей среды на территории Русской равнины.

Долгое время стратегию природопользования Российской Федерации как части СССР определяли, думая только о том, как выполнить план одного года или в лучшем случае - пятилетки, полагаясь на «неисчерпаемость» ресурсов России, беспощадно эксплуатировали недра, леса, почвы, утаивали реальный уровень загрязнения окружающей среды, скрывали последствия крупных экологических катастроф, которые привели к радиоактивному или химическому загрязнению обширных регионов.

Методология охраны природы, рационального использования ее ресурсов основана на положении о всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости предметов и явлений в природе и обществе. Множество действий, иногда приводящих к катастрофическим последствиям, человек совершал именно вследствие непонимания взаимообусловленности всех природных явлений.

Европейская часть России, на которой сосредоточено до 85% всего промышленного производства в стране, относится преимущественно к Русской равнине. Поэтому так велика экологическая нагрузка на все компоненты биосферы в этом регионе.

Говоря об антропогенном воздействии на окружающую среду, необходимо отметить основные факторы, влияющие на экологическую нагрузку и ситуацию, складывающуюся в последние годы на территории Русской равнины - одной из крупнейших равнин Земного шара.

Сложную экологическую ситуацию в России нельзя улучшить за несколько лет. Нужны годы, большие вложения средств. В связи с этим Правительство России разработало специальную долгосрочную программу «Экологическая безопасность России», и приняло «Концепция перехода России к устойчивому развитию».

В рассматриваемом материале приводятся основные показатели качества атмосферного воздуха, состояния водных и земельных ресурсов.

: Состояние атмосферы, являясь ключевым фактором для многих экологических проблем, существенно влияет также на биосферу Земли в целом.

Главными антропогенными загрязнителями атмосферы являются диоксид углерода, аэрозоли, сернистые и угарные газы, оксиды азота, тяжелые металлы и т.д. (рис. 1). Особую опасность в глобальном плане представляет загрязнение атмосферы соединениями азота и все большее насыщение ее углекислым газом.

Масса выбросов, млн. т/год

- 14,7

17,6

140

8,5

4.5

ГГ1

твердые БОг СО

мо2

СН

загрязнители

Рис. 1 Выбросы загрязняющих веществ в воздушный бассейн от промышленных

предприятий (1996 г.)

В атмосферу стран СНГ ежегодно поступает 4 млрд т углекислого газа и более 100 млн т других загрязняющих веществ. В воздухе более чем 100 городов (с общим населением, превышающим 50 млн. чел.) содержание некоторых вредных для здоровья человека веществ - оксидов азота, серы, углеводородов, пыли и др. - превышает предельно допустимые концентрации в несколько раз.

Особенно неблагоприятная ситуация в этом отношении сложилась в Волгограде, Череповце, Нижнем Тагиле и других городах. При современном уровне развития техники и технологии полностью избежать поступления в атмосферу загрязняющих веществ практически невозможно. Поэтому состояние воздушного бассейна оценивается уровнем концентрации этих веществ, т.е. содержанием их в единице объема или массы.

По данным наблюдений, в 284 городах России в 1996 г. концентрации загрязняющих веществ незначительно изменились по сравнению с предшествующими годами. Средние за год концентрации взвешенных веществ (пыли), диоксида азота, фенола, фторида водорода достигали 1 ПДК, сероуглерода составили более 2 ПДК, формальдегида - 3 ПДК, бенз(а)пирена превышали 1 ПДК и стандарт Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в 2,6 раза.

Максимальные разовые концентрации пыли, оксида углерода, диоксида азота, аммиака, сероводорода, сероуглерода, фенола, формальдегида, фторида водорода больше 1 Г1ДК отмечались в 70 - 95% городов (в которых проводятся наблюдения за этими веществами), концентрации же диоксида азота, аммиака, сероуглерода, фенола и хлорида водорода больше 5 ПДК - в 20 - 35 городов.

Случаи превышения максимальных концентраций 5 ПДК имели место в 126 городах, 10 ПДК - в 80 городах, в том числе среднемесячных концентраций бенз(а)пирена - в 42 городах. Превышение 10 ПДК тремя и более веществами отмечалось в 12 городах.

Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, целлю-

лозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и котельные. Возрастает загрязнение атмосферного воздуха веществами, характерными для выбросов автотранспорта, из чего можно заключить, что основной причиной высокого загрязнения воздуха являются выбросы специфических веществ. Для принятия эффективных мер по улучшению качества атмосферного воздуха в Российской Федерации необходимо совершенствование мониторинга воздуха и выбросов промышленных предприятий и автотранспорта, в первую очередь бенз(а)пирена, формальдегида, аммиака, сероуглерода и других загрязняющих веществ, определяющих высокое загрязнение воздуха городов и промышленных центров. Особое внимание следует уделить городам с максимально разовыми концентрациями загрязняющих веществ более 10 ГГДК и с наибольшим уровнем загрязнения воздуха.

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в средние по водности годы 4262 км3, причем на территорию, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, падает менее 8% общего объема речного стока.

Продолжается прогрессирующее истощение водных ресурсов рек под влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности безвозвратного во-доотбора в бассейнах рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и ряда других.

Наиболее загрязненные реки - Западный Буг, Днестр, Дунай, Дон, реки и озера Кольского полуострова, нижнее течение реки Амур. Концентрации загрязняющих веществ в этих реках превышают уровень высокого загрязнения (выше 10 ПДК).

Наиболее восприимчивы к антропогенному воздействию малые реки (длиной до 100 км), общая протяженность которых составляет 3,9 млн. км или 92% от общей протяженности всех рек страны. На долю малых рек приходится значительная часть поверхностного стока. Так, в Российской Федерации сток малых рек составляет более трети суммарного многолетнего стока, а в Центральном Черноземье и на Северном Кавказе достигает 60 - 80%,

На территории бассейнов малых рек проживает значительная часть городского и сельского населения. Интенсивное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий приводит к истощению, обмелению и загрязнению этих рек.

В 1990 г. в водоемы страны сброшено более 30 млн. т загрязняющих веществ, в том числе 15 млн. т хлоридов, 11 млн. т сульфатов, 1752 тыс. т органических и 2090 тыс. т взвешенных веществ, 23,5 тыс. т СПАВ, 57,5 тыс. т нефтепродуктов, 82 т пестицидов.

В целом по России суммарный забор свежей воды из водоисточников в средний по водности год составляет около 3% от общих водных ресурсов, однако по ряду бассейнов рек величина водозабора достигает 50% и более.

По данным государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. практически не изменился по сравнению с 1994 г. (96,2 км3) и составил 96,9 км3. Динамика основных показателей водопользования в 1990 - 95 гг. показана на рис. 2. Для нужд народного хозяйства использовано 75,8 км3 воды. Структура использования водных ресурсов показана на рис. 3.

55,4% Промышленность 26% Сельское хозяйство

17,4% Жилищно-коммунальное хозяйство

1,2% транспорт

Рис.3 Структура использования воды отраслями экономики в 1995 г.

Объем сточных вод, сброшенных в поверхностные водные объекты и на рельеф местности в 1995 г., сократился по сравнению с 1994 г. на 0,5 км3 и составил 62,1 км3. Из них около 40% (24,4 км3), как и в 1994 г., отнесены к категории загрязненных. Основной

Рис. 2 Динамика основных показателей водопользования в Российской Федерации, к

1 - забор воды;

2 - сброс воды;

3 - сброс, требующий очистки;

4 - сброс загрязняющих вод.

объем загрязненных сточных вод сброшен предприятиями промышленности (35%) и жилищно-коммунального хозяйства (51%). Объем нормативно очищенных сточных вод в 1995 г. по сравнению с 1994 г. практически не изменился и составил 2,3 км3 или всего около 9% всех вод, требующих очистки (26,8 км3), что является результатом перегруженности и низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений. Объем коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, которые до настоящего времени условно относятся к категории нормативно чистых, составил в 1995 г. 6,8 км3 (в 1994 г. -6,4 км3). Фактически основная часть этих вод загрязнена ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. В 1996 г. отмечается стабилизация показателей водопотребления и во-доотведения.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод России остаются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитратный азот. Во многих водоемах встречаются повышенные концентрации специфических загрязняющих веществ: лигнина, ксантоге-натов, формальдегида и др., основной источник которых - сточные воды различных производств, сельского и коммунального хозяйств, поверхностный сток. Существенное влияние на содержание загрязняющих веществ в поверхностных водах оказывают вторичные процессы.

Основные реки - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора - оцениваются как «загрязненные», а их крупные притоки - Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Миасс, Исеть, Тура, Урал - как «сильно загрязненные». Неблагополучно состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров, из-за поступления в них с поверхностным стоком и сточными водами больших количеств загрязняющих веществ. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и попадания в водотоки органических и минеральных загрязнений, а также смыва почвы в результате водной эрозии. В 1996 г. сохранялась тенденция к увеличению степени загрязнения поверхностных вод, несмотря на уменьшение сброса сточных вод от организованных источников.

Большую тревогу вызывает состояние земельных ресурсов. На территории Европейской части России повсеместно отмечается снижение естественного плодородия и деградации земель из-за эрозии, засоления и техногенной нагрузки. Среди сельскохозяйственных угодий России: 159 млн. га засоленных и с солонцовыми комплексами почв, 113 млн. га эродированных, 62 млн. га каменистых угодий, 25 млн. га переувлажненных и заболоченных почв. Из кормовых угодий 12 млн. га закустарено и залесено, а 4,6 млн. га покрыто кочками.

Черноземы Европейской территории России уже потеряли до 25% гумуса. Такое снижение плодородия во многом обусловлено субъективными факторами, прежде всего своеобразной фетишизацией научно-технического прогресса. Вера в то, что техника, удобрения, пестициды могут бесконечно увеличивать урожайность, привела к застою в развитии агрокультуры и безудержному расходу энергетических почвенных резервов.

Опасные размеры приобрели процессы заболачивания, зарастания угодий кустарниками и мелколесьем, эрозия почв. За последние 20 лет преимущественно во влаго-обеспеченных зонах выбыло из оборота около 6 млн. га продуктивных сельскохозяйственных угодий, затоплено и подтоплено свыше 3 млн. угодий.

Из сферы сельскохозяйственного производства в результате агрогенной и иной деградации, перевода под другие виды использования исключались значительные площади земель хорошего качества, а взамен выбывших в сельскохозяйственный оборот включались земли низкого продуктивного потенциала при высоком уровне затрат.

В настоящее время практически невозможно оценить в каких-либо натуральных или стоимостных показателях масштабы потерь для сельскохозяйственного производства наиболее ценных в природно-хозяйственном отношении земель, поскольку официальная отчетность Роскомзема, Минсельхозпрода России и других министерств и ведомств не содержит сведений о почвенном покрове передаваемых и возвращаемых земель.

Загрязнение земель выбросами промышленных предприятий отмечается в районах расположения больших городов, крупных предприятий, транспортных артерий. В связи со спадом производства и уменьшением объемов промышленных выбросов в атмосферу снижается потенциальная техногенная нагрузка на земли населенных пунктов и прилегающие к ним сельскохозяйственные угодья. Однако сохраняется тенденция аккумуляции токсичных веществ в почвах вблизи источников промышленных выбросов и транспортных артерий.

В 1995 г. Росгидромет провел обследование почв на содержание токсикантов промышленного происхождения (ТПП) вокруг 34 населенных пунктов Российской Федерации. Общая обследованная площадь составила 26 тыс. км2. Отмечается, что за пределами промышленных и санитарно-защитных зон содержание в почвах тяжелых металлов меняется незначительно. На основании многолетних данных по суммарному индексу загрязнения почв рассчитанному для территорий, обследованных в пределах 5-км зоны, 2,3% населенных пунктов относится к категории чрезвычайно опасного загрязнения 10,1% - опасного загрязнения (128>гСф>32), 6,7% - умеренно опасного (32>2Сф>16), и 80,9% - к категории допустимого загрязнения почв (20ф<16).

В целом по России плошадь сельскохозяйственных угодий, подверженных влиянию промышленных выбросов, можно оценить в 2,3 млн. га. Эти земли малопригодны для производства сельскохозяйственной продукции по экологическим параметрам.

Загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами становится одной из крупных экологических проблем России, особенно острой для Западно-Сибирского и СевероКавказского регионов, республик Коми, Башкортостана, Татарстана, а также районов Среднего и Нижнего Поволжья.

Огромное количество отходов накоплено в шламовых амбарах, которые являются источником загрязнения окружающей среды. Для захоронения отходов бурения, например, на территории Нижневартовского района построено более 7 тыс. шламовых амбаров, из которых 1,9 тыс. оставлены без рекультивации, а остальные 5 тыс. амбаров - без необходимой гидроизоляции (просто засыпаны песком, что практически исключает их зарастание).

В последние годы резко возросло техногенное загрязнение сельскохозяйственных угодий, в результате чего возрастают площади, загрязненные тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами, радионуклидами, химическими средствами защиты растений и другими токсичными веществами.

Неудовлетворительно ведется рекультивация земель, загрязненных и/или нарушенных в результате хозяйственной деятельности, вследствие аварий, а также захламленных отходами производства и потребления.

С учетом сложившейся ситуации политика земельных отношений должна быть направлена не столько на смену земельной собственности, сколько на создание условий для эффективного, экологически безопасного землепользования, повышения плодородия почв и роста сельскохозяйственного производства, своевременной и качественной рекультивации нарушенных и загрязненных земель.

Вторая глава посвящена экологическим аспектам загрязнения атмосферы.

На рис. 4 представлены валовые выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников в различных экономических районах России. Наиболее сильному антропогенному воздействию подвержены области, входящие в состав Уральского экономического региона, Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского, Северного и Центрального. Анализ ситуации показывает, что в центральной части России, где расположены предприятия почти всех отраслей промышленности, нагрузка загрязняющих веществ на воздух сравнительно равномерна. Величина и характер нагрузки на атмосферный воздух в восточных районах определяется влиянием крупных предприятий металлургической, газодобывающей, нефтехимической отраслей промышленности. Выбросы сформировавшегося за последние годы в Тюменской области нефтегазового комплекса по-прежнему являются определяющими в Западно-Сибирском экономическом районе и составляют почти половину суммарного объема выбросов всех предприятий региона. За

10 районы

рис 4 Распределение валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в раз-~ «ичиг,IX регионах России.

1 - Центрально-Черноземный

2 - Уральский

3 - Волго-Вятский

4 - Северо-Западный

5 - Западаю-Сибирский

6 - Восточно-Сибирский

7 - Северный

8 - Дальневосточный

9 - Поволжский

10 - Центральный

1996 г. по территории Российской Федерации обобщены данные о выбросах почти 20 тысяч предприятий, которые составили более 25 млн. тонн, а с учетом выбросов загрязняющих веществ автотранспортом их количество по Российской Федерации составило более 40 млн. тонн.

Из рассматриваемых в работе отраслей промышленности свой вклад вносят: 340 предприятий топливной (транспорт и хранение газа), 217 - химической и нефтехимической, 101 - медицинской промышленности.

Попадая в атмосферу, загрязняющие вещества переносятся на большие расстояния, при этом происходит их разбавление и рассеивание, а также различные химические реакции, приводящие к образованию вторичных загрязнений и увеличению концентрации загрязняющих веществ в атмосфере.

Поскольку предприятия различных отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу (за исключением специфических ингредиентов) одинаковые загрязнители, в работе рассмотрены их общие химические трансформации.

В диссертации приведены данные о химических превращениях диоксида серы и оксидов азота и показаны их наиболее вероятные трансформации.

С учетом того, что оксиды азота образуются во всех процессах горения и присутствуют в продуктах сгорания любого топлива, в работе рассмотрен вопрос перехода N0 в ЫОг. Определены концентрации диоксида азота на различном расстоянии от источника выброса и показано его воздействие на человека в селитебной зоне на основании уравнения Саттона:

с =-:—е \е ' + е '" I

рсусухг-п 1 J

где М - количество загрязняющего вещества, выбрасываемого точечным источником непрерывного действия в единицу времени, г/с; V - скорость ветра на высоте подъема дымовой струи, м/с; С*, Су, Сг - коэффициенты рассеяния в 3-х направлениях; Мп/2 (при п=0 - коэффициент изменения метеорологических условий - С*, Су, Сг - безразмерны); х, у, 2 - координаты.

Также приведены схемы трансформаций метана, оксида углерода и метанола -основных поллютантов атмосферы предприятий топливно-энергетического комплекса.

Среди различных объектов газовой промышленности в работе подробно рассматриваются компрессорные станции (КС) и станции подземного хранения газа (СПХГ), оказывающие наиболее сильное техногенное влияние на атмосферу. В качестве объектов-представителей, на которых изучалась данная проблема - предприятия Мо-странсгаза (КС "Октябрьская", Ростов, Острогожская КС и Щелковская СПХГ) и Юг-трансгаза (Елшано-Курдюмская КС и Александро-Гайская СПХГ, Саратовская область).

На данных объектах имеются практически все источники выбросов, встречающиеся при транспорте и хранении газа (рис. 5).

На основе полученных данных дана полная характеристика компрессорной станции как источника загрязнения атмосферы, валовые выбросы загрязняющих веществ и проведена их оценка с точки зрения техногенного воздействия на атмосферу путем расчета ПДВ.

Необходимо отметить, что для всех КС и СПХГ, рассматриваемых в работе, разработаны и утверждены тома предельно допустимых выбросов в атмосферу, действующие в настоящее время. Проекты нормативов ПДВ разработаны в соответствии с законодательными, нормативными и методическими документами (ГОСТ 17.23.02.78), действующими на территории Российской Федерации. Не вдаваясь в подробности обязательных к исполнению материалов, отметим, что основные мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на КС и СПХГ можно свести к следующему (рис. 6):

Станция подземного хранения газа

* .......

Основное производство

метан

установка подготовки газа

одорант (СПМ)

| метан разовые

скважины

одоранг (СПМ)

метан с -компрсссор-1,дая,стандйя

одорант

(СПМ)

оксиды углерода

оксиды азота

р-(вспомогательное производство ИТ—

оксиды азота

котельная - оксид углерода

хранилище и насосная метанола

метанол

оенды азота К- гараж |—Цжсид углерод^

^^"""^углеводоролы!

сажа 1 сернистый ангидрид

резервуар с топливом

углеводороды

сварка и резка металлов |

—И окраска автомобилей |

[уайт-спимгЭ 1 ксилол! тоуол и др

Компрессорная станция

:1 7" : ".

г- основное производство

продувки и аварийные выбросы

|метан|

-Л- ,

этан| |пропан

Ьноксид углерода! 1вода

|сварочный аэрозоль | [ металлическая пыль |

'-»{сжигание газа |оксид углерода | ¡диоксид серы) Оксиды азота | |одорант

аккумуляторная

серная кислота

Рис. 5 Источники выбросов на объектах транспорта и хранения газа

Рис. 6 Мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ

В этой же главе изучено воздействие на атмосферу заводов медицинского стекла.

Говоря о загрязнении атмосферы, необходимо отметить, что стекольные заводы, в том числе заводьг медицинского стекла по роли техногенного влияния входят в десятку отраслей, оказывающих наиболее вредное воздействие на окружающую среду. Для всех стекольных заводов возможно унифицировать выбросы загрязняющих веществ в атмосферу: твердые компоненты сырьевых цехов, составных и стекловаренных производств, газообразные выбросы и аэрозоли от стекловаренных печей и других топливо-потребляющих установок.

Исследованием были охвачены стекольные заводы, находящиеся в различных областях России - Тверской, Московской, Свердловской, Калужской, Курской и др. Детально изучались все выбросы загрязняющих веществ в различные периоды работы предприятий за несколько лет.

Для многих стекольных заводов (Клинский, Ковровский, Березичский, Борисовский) были разработаны мероприятия по снижению техногенного воздействия на окружающую среду. При установке новых и реконструкции действующих пылегазоочист-ных аппаратов, типа НИОГАЗ, ЦН, СДК-ЦН, на современные электрофильтры типа ДВП, КПГ или пенные пылеуловители марки ЛТИ удалось снизить концентрацию пыли в 200 раз.

Более чем для 15 стекольных заводов проведены нормирование и установление предельно-допустимых выбросов загрязняющих веществ, что дало возможность выработать общую тенденцию к снижению экологической нагрузки на атмосферу. Установка конфузоров на трубы и проведение двухступенчатой очистки воздуха "сухими" фильтрами типа ЦН-15 и "мокрыми" типа ЦВ ПСМ позволили увеличить степень очистки до 95 - 98,5%.

Для уменьшения выделяющихся в атмосферу оксидов азота и серы предложено уменьшить расход воздуха на выбросе и диаметр трубы. Все эти мероприятия, например, для Березичского стекольного завода (Калужская обл.) позволили уменьшить концентрации загрязняющих веществ в селитебной зоне до уровня ПДК, а расчетный экономический ущерб от загрязнения атмосферы до и после внедрения указанных мероприятий снизить более чем в 1,5 раза.

Важным направлением в области охраны атмосферы является подавление выбросов бенз(а)пирена (БП), оказывающего губительное действие на человека (ПДК рабочей зоны 1,5*1 (И, а ПДК среднесуточное 1*1 СН мг/м3). Поскольку образование БП характерно для процессов горения любого топлива, а стекольные заводы - производства достаточно энергоемкие (в среднем на выработку 1 тонны стекломассы расходуется 0,5 тонны условного топлива) в работе описан механизм образования БП и пути снижения его концентрации в атмосфере.

Сопоставление данных, полученных при сжигании газа и мазута, показывает, что при прочих близких условиях перевод котлов на газообразное топливо позволяет уменьшить количество канцерогенных веществ в продуктах сгорания в десятки, а иногда и в сотни тысяч раз.

Как установлено, одним из путей снижения выброса канцерогенных веществ в атмосферу котельными агрегатами является работа котлов при нагрузках, близких к номинальным, или улучшение процесса горения при низких нагрузках с помощью соответствующего подбора распыляющих устройств, а также интенсификация процесса го-

рения путем введения водяного пара, загрязненных вод в зону горения или усовершенствованием горелочного устройства.

Достаточно трудао предложить универсальный метод снижения концентрации БП в воздухе, однако отметим мероприятия, внедренные на Клинском стекольном заводе:

- переход с жидких видов топлива (мазут и печное бытовое) на газообразное позволил уменьшить количество БП в продуктах сгорания в десятки раз;

- повышение нагрузки топливных агрегатов и доведение их до номинальной при одновременном вводе водяного пара дало снижение концентрации БП в 6 -10 раз;

- увеличение коэффициента избытка воздуха в процессе горения монотонно снизило концентрацию БП с 50 - 70 мкг/100 м3 при а= 1,01 - 1,05 до 5-10 мкг/100 м3 при а=1,20.

Учитывая сложность определения и контроля вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, отсутствие на заводах приемлемых методов их улавливания и утилизации, а также необходимость систематизации и упорядочения учета выбросов, были разработаны и введены в действие «Методические указания по расчету выбросов твердых частиц и оксидов серы, углерода и азота на заводах ВПО «Союзмедполимерстекло».

Работа по определению и утверждению предельно допустимых выбросов в атмосферу началась для заводов Минздрава СССР в 1983 г., а с 1996 г. с использованием современной программы «Эколог-2» в различных ее вариантах продолжена для предприятий РАО «ГАЗПРОМ»,

Кроме стекольных заводов в медицинской промышленности существуют десятки предприятий по переработке полимеров, а конкретно - производства медицинских изделий из полимерных материалов - поливинилхлорида, полиолефинов, полистирола, по-лиметилметакрилатов.

Работы, связанные с определением вредных веществ в атмосфере (как на рабочих местах, так и в селитебных зонах) при переработке полимеров в изделия, проводились на Ленмедполимере, Ефремовском биохимическом и Хабаровском химико-фармацевтическом заводах. Определены качественный и количественный состав загрязнителей, а также предложены пути утилизации выделяющихся загрязняющих веществ в атмосферу.

В третьей главе рассмотрены экологические аспекты загрязнения гидросферы. В данном разделе работы показаны возможности применить окислительные и биологические методы д ля глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов, растворителей, синтетических поверхностно-активных веществ и других загрязнителей.

В последнее время усиливается внимание к окислительным способам очистки промышленных стоков от целой гаммы загрязнителей. Поэтому в работе предпринята попытка использовать озон для глубокой очистки сточных вод. Озонирование относится к деструктивным методам очистки и обычно применяется в тех случаях, когда в сточных водах находятся трудноокисляемые вещества или когда не имеет смысла применять регенерационные методы очистки. Кроме этого, при озонировании исключается концентрирование очищаемой примеси, в сточные воды не вводятся посторонние вещества, а непрореагировавшая часть озона химически инвертируется в кислород. В работе приводятся результаты экспериментов, апробированных в промышленности по очистке сточных вод от часто встречающихся загрязнителей (рис. 7):

Диметилсульфоксил дшетилэташмид.....

Прочие

игелннеши

Рис. 7. Классы соединений, подвергающиеся очистке озоном

Целесообразность применения метода озонирования диктуется еще и теми причинами, что в сточных водах рассматриваемых производств практически отсутствуют какие-либо механические примеси, снижающие эффективность озонирования и приводящие к увеличению расхода озона.

Очистку промышленных сточных вод от нефтепродуктов осуществляли по двум схемам - непрерывного озонирования (I) и озонирования с предварительной коагуляцией (II).

• В качестве коагулянта использовали ацилаты алюминия, образующиеся в ходе разложения отработанного промышленного катализатора - безводного хлористого алюминия. Это позволяет применять отходы одного производства в другом процессе, а очищенные сточные воды использовать в качестве подпитки технических систем водо-оборота.

При работе по первой схеме процесс очистки сточных вод заканчивался через 15 -20 мин и концентрация нефтепродуктов составляла 50 - 80 мг/л. Такое снижение концентрации на 40 - 60% не обеспечивает возможности дальнейшей утилизации сточных вод. Продолжать же озонирование в тех же режимах нецелесообразно из-за высокой энергоемкости процесса.

По схеме очистки (II) концентрация коагулянта - ацетата или стеарата алюминия варьировалась от 5 до 10% (масс.) при рН 6-8. Уже в первые 3-5 мин при температуре 20°С происходит увеличение мутности раствора и образование хлопьевидных частиц, которые после отделения использовались в качестве добавок к бетонам или битумам.

Следует отметить, что в ходе коагуляции концентрация нефтепродуктов практически не снижалась, однако переход в более агрегированное состояние полностью менял картину последующего озонирования, проводимого в тех же условиях, что и по первой схеме.

Эффект очистки сточных вод по второй схеме достигал 95 - 98,5%. Концентрация нефтепродуктов снижалась до 0,5 - 0,2 мг/л, обеспечивая тем самым возможность сброса очищенной воды на биологические очистные сооружения или использования ее в системах оборотного технического водоснабжения. Принципиальная схема процесса представлена на рис. 8.

СВ

Коагуляция коагулянт - ацилаты алюминия (отход производства алкилирования или ацилирования)

Фильтрование фильтрующий материал бельтинг-ткань

Очищенная вода

- на биологические очистные сооружения

- в систему технического вопооборота

Целевое использовашк осадка

- добавки к бетонам и битумам

Обезвоживание стандартные отделительные методы

Озонирование

Рис. 8 Принципиальная схема процесса озонирования по варианту (II) При проведении процесса озонирования происходит осветление сточной воды, полностью исчезает специфический запах, а снижение ХПК достигает в ряде случаев 80 -85%.

В результате показана возможность очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, с последовательным использованием коагуляции и озонирования. Использование в качестве коагулянтов отходов ряда нефтехимических производств позволяет резко снизить стоимость очистки и вплотную подойти к созданию малоотходных технологических процессов.

Очистка озонированием сточных вод химико-фармацевтических заводов проводилась на примере Курского, Ефремовского и других предприятий и прежде всего применительно к цехам мазей и паст, характеризующиеся широкой гаммой загрязняющих веществ.

Процесс очистки проводили на установке, принципиальная схема которой представлена на (рис. 9).

в атмосферу

Рис. 9. Принципиальная схема установки озонирования 1-компрессор; 2-6-узел подготовки воздуха; 7-озонатор; 8-реактор; 9-дегазатор; 10-фильтр

В качестве источника озона использовали генератор озона ОП-121. Концентрация озона в озоно-воздушной смеси достигала 80%. Основные результаты по озонированию промышленного стока цеха мазей и паст представлено в табл. 1.

Таблица 1

Результаты озонирования сточных вод цеха мазей и паст

Параметр Показатель

исходной воды после озонирования

Прозрачность, баллы 6-9 4,5

Запах, баллы 3-5 1,2

Взвешенные вещества, мг/л 1900 - 2500 1900 - 2500

Сухой остаток, -«- 170 - 200 170-200

БПК5, мг Ог/л 800 - 1200 4-10

ХПК, -«- 3000 - 3300 100 - 400

Сульфаты, мг/л 3-4 2-4

Хлориды, -«- 2-5 2-5

Карбонаты, -«- 10-15 15-30

Азот общий, -«- 0,05 0,08

Азот аммиака, -«- 0,05 0,05

Нефтепродукты, -«- 200 - 250 10-40

Железо общее, -«- 0,7-1.2 0,4-0,6

Эффективным методом показало себя озонирование и при очистке сточных вод от СПАВ.

Присутствие СПАВ усложняет очистку не только природных, но и сточных вод, отрицательно сказывается на протекании физико-химических процессов очистки.

Наиболее надежным показателем глубины окисления служит появление кислых продуктов в озонируемом растворе. Весьма полезным является определение динамики ХПК озонируемых растворов. Так, при очистке сточных вод, содержащих СПАВ в концентрации 280 мг/л, озонированием (при соблюдении известных условий озонирования - доза озона, время контакта, рН среды) в течение 30 мин при скорости подачи 0,59 г/час значение ХПК сточной воды снизилась от 1100 до 83 мг/л.

В работе также обобщен обширный исследовательский и фондовый материал по использованию озона для очистки от трудноокисляемых органических примесей.

Большое внимание уделяется вопросу очистки сточных вод от растворителя - ди-метилэтанамида (ДМЭА), широко используемого на заводах тонкого органического синтеза при получении полиуретанов, без которых немыслимо сегодня получение изделий медицинского назначения (искусственные кровеносные сосуды, системы вспомогательного кровообращения, клапаны сердца и т.д.).

Учитывая, что выпуск полиуретанов и подобных им полимеров растет с каждым годом, а, следовательно, растет и сброс сточных вод, содержащих ДМЭА, становится актуальной проблема очистки сточных вод с созданием экологически безопасных производств такого типа.

Характеристика сточной воды до и после озонирования представлена в табл. 2.

Табшща 2

Характеристика сточной воды до и после озонирования

Параметр До озонирования После озонирования

РН 10,5 6,45

Плотность, г/л 0,994 0,994

Порог запаха 32 8

Хлор, мг/л 0,03 следы

СОз2-, мг/л 1,70 0,083

ХПК, мг О г/л 48,4 46,0

При этом концентрация ДМЭА (при исходной 0,7 мг/л) не снижается ниже 0,4 мг/л (ПДК), что говорит о невозможности сброса такой сточной воды в канализацию.

В этой связи была проверена возможность биоокисления сточных вод после озонирования и показано, что уже на 20-е сутки соотношение БПК / ХПК составило 98,9%, что говорит о практически полном окислении ДМЭА продуктами активного ила, и, следовательно, для очистки подобных сточных вод можно рекомендовать комбинированный метод.

Для контроля протекания данного процесса была разработана и утверждена хроматографическая методика определения ДМЭА в концентрации от 0 до 100 мг/л, позволяющая определить ДМЭА в сточных водах с относительной погрешностью, не превышающей ±5%.

Кроме чисто экологических параметров представляет интерес выяснение экономических критериев и подходов к очистке сточных вод.

В работе проанализированы существующие методики, основанные на подсчете убытков окружающей среде по величине БПК и ХПК, и показано, что методика, использующая в качестве критерия БПК, не приемлема при сбросе токсичных органических веществ. На первый план в расчете ущерба должна выдвигаться величина ПДК и общее количество сбрасываемых загрязнителей.

В этом контексте следует рассматривать и необходимость выхода на уровень предельно-допустимого сброса загрязняющих веществ. Его достижение способствовало бы не просто уменьшению экологической нагрузки на окружающую среду, .но и отвечало бы требованиям технологических и экономических показателей.

В диссертационной работе подробно рассматривается разработка наиболее эффективной схемы очистки бытовых и производственных сточных вод в бассейнах стабилизации с высшей водной растительностью, что позволит использовать очищенную воду в системе оборотного водоснабжения и снизить сброс в гидросферу загрязненных стоков предприятий.

Изучено современное состояние глубокой очистки хозяйственно-фекальных сточных вод с указанием необходимого оборудования для подобных работ (сооружения первичной, вторичной и третичной очистки). Однако, в большинстве случаев наиболее рациональными способами доочистки сточных вод с экологической, экономической и эксплуатационной точек зрения являются биологические способы, основанные на практически неограниченных возможностях микроорганизмов, высших водных растений (ВВР) в трансформации загрязнений различной химической природы. Приводится характеристика стабилизационных прудов с ВВР и делается вывод о наибольшей применимости стабилизационных (неаэрируемых) прудов и аорационных лагун.

Биологические пруды, засеянные ВВР (макрофитами) - один из наиболее перспективных способов очистки промышленных сточных вод. Высокий очистительный эффект ВВР достигается за счет того, что сточная вода проходит через сообщество последовательно расположенных растений (полупогруженных и погруженных в воду). Имеющаяся на поверхности растений слизь (перифитон), а также снижение скорости течения жидкости способствуют осаждению взвешенных частиц органического и минерального характера, вносимого со сточными водами.

В данной работе создана типовая модель реконструкции очистных сооружений с увеличением их производительности с глубокой биохимической очисткой хозяйственно-фекальных и производствешгых стоков и деминерализации промывных вод от котельных.

Способность высших водных растений к накоплению, утилизации, трансформации многих загрязняющих веществ сточных вод делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. Накопление некоторых химических элементов высшими водными растениями представлено в табл. 3.

Таблица 3

Накопление некоторых химических элементов высшими водными растениями, %

Объект исследования химические элементы

№5 р*3 К+ С1- Ре« Мп+7

Тростник обыкно- 2,17 0,85 1,70 0,10 0,14 1,36 0,005 0,02

венный

Рогоз 2,52 0,41 1,79 0,15 0,51 1,20 0,01 0,06

узколистный

Камыш озерный 2,34 0,39 2,35 0,12 0,40 1,56 0,006 0,03

Сусак зонтичный 2,66 0,40 4,36 0,12 0,43 1,17 0,03 0,09

Частуха подо- 2,09 0,55 2,89 0,16 0,36 1,87 0,01 0,06

рожниковая

Рдест пронзенно- 2,02 0,53 2,01 0,33 0,33 1,55 0,01 0,03

листный

Для улучшения существующих в настоящее время способов очистки сточных вод предложены устройства по биохимической очистке бытовых и производственных стоков - симбиотенк и биофильтр с плоскостной загрузкой. Дается подробная схема их конструктивного исполнения и работы, параметры и критерии очистки сточных вод.

, Для оценки работы очистных сооружений проводились гидрохимические, сани-тарно-бактериологические и гидроботанические исследования. Статистическая обработка результатов исследования проводилась по общепринятым методикам.

Система доочистки и обеззараживания бытовых и производственных стоков должна строиться таким образом, чтобы гарантировать строгое обеспечение уровня всех приведенных показателей, а не одного из них, даже самого важного.

Санитарное обследование очистных канализационных сооружений Березичского стекольного завода показало, что очистные сооружения рассчитаны на полную (включая третичную) очистку сточных вод.

Принципиальная схема очистных сооружений показана на рис. 10.

Для изучения качества очистки сточных вод и санитарного заключения о возможности их повторного использования было изучено бактериальное загрязнение и показана недостаточная степень очистки, что не позволяет дать положительное заключение о возможности их использования в оборотных циклах (после бассейнов стабилизации общее микробное число составляло 0,4* 10^, коли-индекс - 672, коли-титр -1,5).

Путем, позволяющим уменьшить содержание бактериальных клеток, улучшить все гидрохимические показатели очищаемой воды завода и довести их до необходимых гигиенических норм качества очищенных стоков, является применение более эффективных очистных сооружений - симбиотенка или биофильтра с плоской загрузкой.

Принцип предлагаемого нами способа очистки сточных вод заключается в том, что вода поступает в коагулятор, где происходит коагулирование взвешенных веществ и солей за счет перемешивания с избыточным активным илом и последующим отстаиванием. Дальнейшая очистка производится в экранированных бассейнах стабилизации, заполненных плавающим тростником, после чего промывная вода смешивается с бытовой очищенной водой, а доочистка осуществляется в бассейнах инфильтрации, заполненных рогозом.

На основе полученных данных была разработана и внедрена промышленная схема по доочистке сточных вод и созданию системы водооборота на Березичском стекольном заводе. Кроме этого была разработана лабораторная и промышленная установки по водоподготовке и глубокой доочистке сточных вод, с помощью высшей водной растительности.

Изучен и обоснован механизм работы биологических прудов доочистки, основанный не только на процессах биохимического каталитического окисления органических загрязнений стоков, но и на процессах фильтрования, поглощения и накопления органических минеральных веществ, детоксикации, адсорбции и др. При этом растения выделяли1 в окружающую водную среду аминокислоты, органические кислоты и ростовые вещества (ауксин, гибериллин), которые активно использовались в жизнедеятельности микроорганизмов.

Как видно из результатов анализов сточных вод, прошедших доочистку в биологических прудах с высшей водной растительностью, по всем показателям произошло снижение до норм, предусматривающих использование воды в оборотном водоснабжении (табл. 4).

9,10,11 - фильтрующие бассейны стабилизации; 12 - биофильтр плоскостной загрузки/13 - циркуляционный насос; 14 -вторичный отстойник с тонкослойным отстаиванием; 15 - сброс избытка активного ила; ¡6 - очищенная вода; 17 - симбиотенх/ 18 - вторичный отстойник второй ступени/ 20 - система искусственного освещения .

Рис. 10 Технологическая схема существующих и предлагаемых сооружений для реконструкции очистных

- |

сооружений Березического стекольного завода

Таблица 4

Результаты анализов сточных вод Березичского стекольного завода

Показатель Исходный Конечный

РН 8,1 6,7

Щелочность, мг-экв./л 2,8 2.0

Жесткость, -"- 2,4 1,1

ХПК, мг02/л 40 10

БПК5,-"- 11,2 6,4

Сульфаты, мг/л 70,6 52,0

Фосфаты, -"- 0,35 0,81

Нитриты, -"- 1,50 0,01

Взвешенные вещества, -"- 73,0 46,0

Сухой остаток, -"- 334,0 135,0

На основании полученных данных разработаны и осуществлены технические предложения по реконструкции очистных сооружений стекольных заводов медицинской промышленности с переводом их на замкнутый цикл водоснабжения.

В последнее время во многих процессах и аппаратах подготовки и очистки воды (как индивидуальных, так и групповых) используются йодсодержащие смолы, выполняющие роль сорбента - очистителя. При получении 1 кг смолы образуется до 100 л сточной воды, а точнее • йодсодержащего концентрата (ИСК), в котором содержание йода колеблется от 5,0 до 200,0 мг/л.

По этой причине сбрасывать такие стоки в канализацию нельзя, т.к. при попадании на биологические сооружения они могут вызвать полную их деградацию.

Технически очистить сточные воды от йода можно, используя какой-либо окислитель. В работе предложена технология очистки с помощью пероксида водорода, который в конечном счете распадается на кислород и воду, при этом в систему не вносятся никакие химические добавки, т.е. с точки зрения нагрузки на окружающую среду данный процесс экологически безопасен.

Разработанный технологический процесс позволил получить йод-пасту с содержанием основного компонента до 85%, которая в связи с острейшим дефицитом йода в России нашла целевое применение в различных отраслях промышленности. Данная технология была успешно реализована на Курском химико-фармацевтическом заводе, что позволило в короткие сроки наладить в России экологически безопасную технологию выпуска йодсодержащей смолы (рис. 11).

При этом возникла необходимость разработки аналитического экспрессного метода контроля содержания йода и его производных в сточных водах. В ходе исследования была разработана методика, основанная на измерении оптической плотности растворов в УФ области спектра, реализованная на спектрофотометере "Specord М-40" при следующих частотных характеристиках:

Компонент Длина волны, нм Коэффициент эксгинции

л/моль*см3

Ь 460±1 728

I- 226±1 14800

Ь" 288+1 40000

350±1 26400

Впервые опробованная на Курском химико-фармацевтическом заводе методика была затем утверждена в Минмедбиопроме и стала обязательной к исполнению на аналогичных производствах.

Четвертая глава посвящена экологическим аспектам загрязнения литосферы. Рассматривая литосферу как один из важнейших компонентов земных сфер, где замыкают-

Рис. 11 1 Промышленная блок-схема очистки йодосодержащих конденсата и промывных вод

ся биологические круговороты веществ, необходимо оценить те изменения, которые уже произошли в ее составе и строении, а также потенциальную устойчивость, в основном почвенного покрова, к различного рода токсикантам. Общая схема воздействия объекта на литосферу представлена ниже (рис. 12).

объект

краткие сведения об объем е работ -

характеристика объекта как потенциального источника загрязнения

воздействие на почвы и литосферу в целом

снижение нагрузки на литосферу

( химические трансформации загрязняющих веществ в почве

рекомендации по ведению мониторинга за состоянием литосферы

Рис. 12. Схема оценки воздействия объекта на литосферу

Из представленного в диссертации материала видно, к чему приводит закисление почв и как осуществляется перемещение химического вещества в почвах. Выделены основные факторы, влияющие на скорость движения поллютантов по профилю почв, а также показаны основные химические процессы, протекающие с неорганическими и органическими веществами в почвах при различных значениях рН.

Загрязненные почвы являются экологически опасным природным объектом, т.к. служат вторичным источником загрязнений, распространяющихся вследствие размыва почв при водной эрозии и с ветровыми потоками при дефляции. Поэтому проблема снижения загрязненности почв является столь же актуальной в рамках приведения природной среды до нормального состояния, как и снятие "пиковых" экологических нагрузок.

В качестве конктретных объектов исследования в работе выбраны наиболее широко распространенные на территории России предприятия РАО "ГАЗПРОМ" - компрессорные станции и станции подземного хранения газа; производства нефтехимического профиля, использующие хлористый алюминий; предприятия медицинской промышленности, загрязняющие литосферу полимерными изделиями одноразового использования и полимерными отходами.

Подробно рассмотрен объект газовой промышленности - Щелковская СПХГ, на примере которой наиболее удобно разработать методологические основы загрязнения литосферы. На рис. 13 показаны основные источники воздействия СПХГ на почвенный покров.

Использование земельных ресурсов объектами МУПХГ представлено в табл. 5.

Рис. 13 Источники воздействия СПХГ на почвенный покров

Таблица 5

Использование земельных ресурсов

Земельный отвод, га санитар- но-защитная зона, м

Всего в том числе

под здания, сооружения твердые покрытия территорий хранилищу свалки, отвалы твердых отходов газоны озеленения

основного производства вспомогательного производства ядминистра -тивно-бытового назначения

97, из них

газораспределительные пункты - 5.55 2,5 0,01 0,79 0,03 2,22 1000

компрессорная станция -11,0 0,85 0,32 0,05 6,48 3,3 300

котельная - 2,55 0,22 0,10 0,01 1,02 1,2 100

скважины - 77,9 12,9 65,0 1000

Установлено, что источниками механического нарушения и химического загрязнения почв являются:

- газовые эксплуатационные скважины;

- скважины доя закачки пластовых вод;

- автотранспорт, перемещающися по территории СПХГ;

- осаждение загрязняющих веществ из атмосферы.

Эксплуатационные скважины являются источником загрязнения почв метаном, метанолом и углеводородами. Причинами загрязнения являются межколонные утечки газа, попадание газожидкостной смеси при некоторых технологических операциях (например, при продувке скважин). Радиус зоны с высокой степенью загрязнения метаном может достигать 70 м. Загрязнение метанолом в прискважинной зоне наблюдается в течение 1-1,5 месяцев после окончания отбора газа. Еще одним очагом загрязнения почв метанолом является метанольный склад.

Большую опасность для загрязнения почв представляют аварийные выбросы на скважинах, предназначеных для захоронения промышленных стоков в водоносную часть пласта-коллектора. Возможен выход загрязненных вод на поверхность и попадание в вышележащие водоносные горизонты через заколонное пространство нагнетательных скважин при некачественном цементировании и в результате протечек через неисправные коммуникации при сборе и закачке воды в поглощающие скважины. К загрязнению почв и поверхностных вод приводит также перелив накопительных емкостей пластовой воды. В результате, например, на ряде скважин отмечался очень высокий уровень загрязнения нефтяными углеводородами на всю глубину почвенного покрова (до 40 - 50 см). С пластовыми водами, возможно, связано также загрязнение почв медью и цинком.

Перемещение по территории ПХГ тяжеяой гусеничной техники и автотранспорта, связанное с эксплуатационными и ремонтными работами, приводит к загрязнению почв нефтепродуктами и тяжелыми металлами (свинцом, цинком и др.), механической деградации (уплотнению и деструктурированию) почв. Ареал загрязнения носит, как правило, линейный характер вдоль разъездных путей. Расширение ареала и усиление негативного воздействия происходит при отсутствии оптимальной организации движения по специально отведенным дорогам.

В почвах иногда встречаются следовые количества ртути, кадмия, бериллия, ванадия, никеля, серебра. Для выяснения источников этих элементов необходимы дополнительные исследования.

Результаты работ позволили установить влияние газовых эксплуатационных скважин МУПХГ на формирование почвенного покрова. При этом выявлены масштабы нарушений в функционировании почвенных экосистем и взаимосвязь их с работой конкретных технологических объектов. Отчетливо проявились зоны влияния скважин с межколонньгми поступлениями газа, вокруг которых сформированы ареалы с повышенной акгивностью метаноокисляющих почвенных микроорганизмов. Возле бездействующих и "благополучных" скважин таких аномалий не обнаружено.

Площадь ненарушенных почв, согласно предварительной оценке, составляют 2,3% территории эксплуатационных скважин. Техногенно измененные почвы хранилища газа (97,7%) деградированы: они уплотнены (объемная плотность близка к показателям почвообразующих пород), деструктурированы, запасы гумуса в них значительно снижены за счет сведения изначально мощного гумусового горизонта (до 40 т/га), органическое вещество сравнительно обеднено азотом. Оглеенность свидетельствует об ухудшении их водно-воздушного режима. Внесение доломитового материала в почвы вокруг скважин привело к повышению рН, обогащению их обменным кальцием.

Оценка состояния растительности на территории газовых эксплуатационных скважин ПХГ позволила сделать вывод об обеднении видового состава растительного сообщества на техногенно измененных почвах, о снижении показателей фотосинтеги-ческой активности растений. Последнее свидетельствует о снижении биопродуктивности техногенно-нарушенных почв.

Критерием отнесения почв к деградированным обычно является ухудшение свойств, приводящее к снижению биологической продуктивности, а критериями степени загрязнения их являются ПДК вредных веществ, которые в настоящее время разработаны не для всех поллютантов.

На территории компрессорных станций и СПХГ корнеобитаемый слой турбиро-ванных почвенных разностей характеризуется пониженным содержанием гумуса, азота и его легкогидролизуемых форм, низкой суммой обменных оснований по сравнению с аналогичными показателями фоновых почв.

Химическое загрязнение почв на СПХГ происходит в основном вследствие диффузной миграции газа, изливов пластовой смеси, выбросов продуктов сгорания топлива, утечек и разливов конденсата и смазочных масел, применяемых химреагентов (метанол, ДЭГ, ингибиторы коррозии и др.).

При загрязнении почв могут деградировать их физические, химические, ионообменные свойства и биологическая активность. В этом состоит "отклик почвы" на негативное воздействие. Даже в том случае, когда загрязнитель выводится из нее, последствия полностью не устраняются. Изменения свойств почв, вызванные разными видами техногенного воздействия, должны использоваться в качестве признаков ее деградации. Это особенно актуально для объектов газовой промышленности, т.к. в данном случае задача определения ПДК усложняется поликомпонентностыо большинства загрязнителей почв.

Говоря о миграции поллютантов, необходимо отметить, что практически всем токсикантам в атмосфере, гидросфере, в почвах свойственны химические трансформации. Поэтому в работе подробно рассмотрены трансформации загрязняющих веществ, попадающих в почвы либо непосредственно в результате эксплуатации КС и СПХГ, либо через атмосферу, поверхностные и грунтовые воды.

Одним из источников загрязнения литосферы являются нефтехимические заводы, на которых в больших количествах используются различные катализаторы, например безводный хлористый алюминий (БХА). В настоящее время отработавший БХА в процессах алкилирования и ацилирования, разлагают водой, что приводит к образованию большого количества катализаторных шламов и требует последующей очистки водных стоков от гидроксида алюминия. На наш взгляд , более перспективным являлось бы разложение отработавшего БХА каким-либо химическим реагентом с целью получения на его основе целевых товарных продуктов и, таким образом, полного исключения воды из процесса. Это привело бы к созданию основ малоотходной технологии процессов алкилирования и ацилирования, уменьшению количества образующихся твердых и жидких отходов, загрязняющих литосферу, и, как следствие, резкому снижению экологической нагрузки на окружающую среду (рис. 14).

В качестве агентов, которые могли бы в неводной среде взаимодействовать с БХА, выбраны соединения кислой природы - карбоновые кислоты и фенолы.

Взаимодействие хлористого алюминия с карбоновыми кислотами изучалось при мольном соотношении А1СЬ : ЯСООН = 1:3 и непрерывном удалении образующегося хлористого водорода. Содержимое реактора анализировали на наличие ионов хлора, при отсутствии которых (кислоты С1 - Сз) опыт считали законченным. В случае присутствия хлора (кислоты С4 и выше) содержимое реактора продували влажным инертным газом с целью гидролиза хлорпроизводных соединений алюминия.

Нами установлено, что при использовании кислот С4 и выше выделяется только 2 моля хлористого водорода, что связано с наличием определенных пространственных затруднений, что подтверждается возможностью вытеснения третьего моля хлористого водорода, например, из монохлордистеарата алюминия низшими карбоновыми кислотами. Механизм протекания процесса реакции можно выразить в виде схемы:

Рис. 14 ; Основные принципы разработки малоотходной технологии при очистке реакционной массы от БХА

+R'COOH +R"СООН R'COO +R'"COOH R'COO

AlCb-► R'COOAlCh-► A1C1 -► Al-OOCR'"

-HCl -HCl R"COC/ -HCl R'Cob

Таким образом показана возможность получения целой гаммы ацилатов алюминия, отличающихся составом, степенью кристаллизации, физико-химическими свойствами, возможностью применения. Состав и свойства полученных ацилатов алюминия изучались с помощью спекгрофотометрических методов. Типичный вид спектра, доказывающий структуру соединения приведен на рис. 15.

э х

SJ tf 3

е»

С;

ttk

гсо <000 ООО <Ьо коо «во да» то дав згоо ¡¡юо зка stoo

ШноБос число, с*г'

Рис. 15. ИК-спектр поглощения полученного монооксидистерата алюминия Предложенный в работе механизм разложения комплекса хлористого алюминия в реакциях алкилирования и ацилирования позволил перейти к практическому получению в ряду указанных реакций целой гаммы продуктов, основные свойства которых в технических композициях, представлены в табл. 6, 7.

Таблица 6

_ _Основные свойства пластичных смазок

Показатель Монооксидистеарат алюминия

МДА (Д) МДА(Н) МДА (Нг)

Концентрация мыла в веретенном масле АУ, % 15 15 15

Коллоидная стабильность, % 4,5 20,2 4,6

Температура каплепадения, °С 118 85 119

Предельное напряжение сдвига, г/см2 37,5 3,5 31,6

Примечание: МДА(Д) получен методом двойного обмена в водной среде, МДА(Н) - в неводной среде, МДА (Нг) - в неводной среде и гидролизован в течение 30 суток.

Переход одной структуры МДА в другую приведен на рис. 16., и доказывается с помощью данных рентгеноструктурного анализа (рис. 17).

Таблица 7

Защитные свойства смазочных композиций

Композиция Время появления первого очага пораже- Вытеснение

ния в камере НВгза

влажност с сернистым с морской во- 4 часа, % по-

и Г-4, сут. газом через 24 ч, % дой через 24 ч, % ражения

Масло ДС-11 + 3% АКОР 5 10,8 20 50

Масло ДС-11 + З'/сМОДФА 8 4,7 0 10

Масло ДС-11 + 5%МОДФА 9 4,2 0 9

Масло ДС-11 + 5%МОДДА 7 5,0 2 14

Масло ДС-11 + ЗУоМОДГА 8 4,6 0 9

Масло ДС-11+ 0,5%МОДФА 6 6,2 3 16

Масло ДС-11+ 5%МОДТБФА 9 4,2 0 9

Примечание: АКОР - действующая присадка; МОДФА - монооксидифенолят алюминия; МОДДА - монооксидецилфенолят алюминия; МОДГА - монооксидигекса-децилфенолят алюминия; МОДТБФА - монооксидитретбутилфенолят алюминия.

Разложение хлористого алюминия уксусной кислотой в процесе ацилирования (например, при получении 4-метилацетофенона) приводит к получению технического ацетата алюминия и других продуктов, также используемых в промышленности.

Исследование реакции хлористого алюминия с фенолом и его алкильными производными позволило выявить не только пространственные ограничения взаимодействия, но и получить нужные целевые продукты.

На основе полученных результатов разработаны методологические и технологические основы создания экологически безопасной технологии очистки реакционной массы алкилирования от хлористого алюминия, до минимума снижено образование ка-тализаторных шламов за счет отсутствия стадии их образования, что позволило резко уменьшить загрязнение литосферы.

Разработан технологический регламент процесса очистки реакционной массы алкилирования и ацилирования с использованием технических продуктов - уксусной кислоты, фракции кислот Сп - Сго, фенольных кубовых остатков.

Рассмотрены и решены вопросы применения образующихся при этом продуктов, т.е. разработаны предпосылки создания экологически безопасных производств, где технологические отходы сведены к минимуму.

Кроме этого, в четвертой главе рассматриваются вопросы утилизации полимерных изделий и отходов медицинской промышленности с целью уменьшения экологической нагрузки на литосферу.

Среди многотоннажных полимерных отходов, образующихся на предприятиях, синтезирующих и перерабатывающих пластические массы, а также в отраслях, их использующих, полимерные отходы медицинской промышленности многие годы как бы не замечались.

С ростом количества шприцев одноразового использования, систем взятия и переливания крови, десятков типов полимерных катетеров, а на их изготовление только в России ежегодно расходуется несколько тысяч тонн полиэтилена, данная проблема превращается в глобальную задачу сбора, сортировки и утилизации уже использованных изделий.

о о

А! ^

/ \

О о

\ // с

/\\ О о

А1

О о

\// с

Н,0

/\\ о о \ / А1 —

/\ О о

\//

о —

о о I

- А1- О

о о \// с

Рис. 46 Схема перехода циклической структуры дистеарата алюминия в линейную

I 1

,го

Угол отражения, ¿род.

Рис. 17 Рентгенограммы монооксидистеаратов алюминия, полученных:

1 - при гидролизе монохлордистеарата алюминия избытком воды,

2 - методом двойного обмена, 3 - при эквимолекулярном соотношении монохлордистеарата алюминия и воды

Сложность рассматриваемого вопроса заключается в том, что тысячи тонн полимерных отходов, вывозимых на свалки, причиняют непоправимый вред окружающей среде.

На сегодняшний день реальными способами утилизации полимерных изделий являются термические и биологические методы. Однако при выборе метода чаша весов неизменно склоняется к первому в связи с экономическими соображениями (термическая утилизация полиэтилена обходится в 800 - 1200 $ Ш за тонну, а биодеструкция - в 3000 - 3500 $ и5) и чисто технологическими показателями, поскольку биодеструкция может проводиться лишь в больших масштабах, что опять-таки требует централизованного сбора сырья и специализированных производств.

В этой связи была рассмотрена возможность утилизации полимерных отходов по следующим схемам (рис. 18).

полимер1 медицин промычи 1ые отходы ;кой кнности термическое разложение монополимера

получение технологических смесей из различных полимерных отходов

полимерные обезвреженные блоки на пиролиз

производство товаров народного потребления

Рис. 18. Принципиальная схема утилизации полимерных отходов

Для решения поставленной задачи лабораторией охраны окружающей среды ГОСНИИМедполимер была разработана промышленная установка, прошедшая апробацию в нескольких клиниках Москвы и других городов РФ по утилизации полимерных отходов медицинской промышленности, что полностью исключает опасность повторного использования одноразовой продукции и резко снижает экологическую нагрузку на окружающую среду. Данная мобильная и малогабаритная установка для утилизации (переработки) шприцев (УПШ-1) позволяет нагреть, расплавить и превратить в компактную форму любой медицинский полимерный инструментарий. Аналогов данной установки в России нет. Принципиальная технологическая схема установки приведена рис. 19.

Все приведенные выше результаты относятся к случаю, когда используются изделия, сделанные из одного материала. В производстве же изделий медицинского назначения часто используют различные по составу и структуре полимерные материалы. Отходы этих материалов могут быть совместимы термодинамически и технологически, а могут и не совмещаться.

Разнообразие форм отходов, их физико-механических свойств требует разных методов измельчения, основными из которых являются механические: раздавливание, раскалывание, резание, истирание и удар. Применяют и сочетание этих методов, например, ударно-истирающий. Для высокоэластичных полимерных материалов эти методы применяют с охлаждением, т.е. температура измельчения ниже температуры хрупкости полимеров. Криогенное измельчение позволяет расширить ассортимент используемых материалов и увеличить производительность оборудования.

Для определения оптимального способа измельчения отходов полиэтилен(ПЭ), полипропилен (ПП) и ударопрочный полистирол (ПСУ) были отобраны следующие методы: удар, резание и ударно-истирающий.

В качестве полимерных отходов использовали технологические отходы шприцев однократного применения, систем переливания крови и т.п. Для получения низких температур (Т<203 К) использовали жидкий азот.

По результатам проведенных работ удалось сделать вывод: для получения из ПЭ, ПП м ПСУ крошки полимеров с диаметром частиц около 3 мм с целью дальнейшего их смешения и переработки в изделия оптимальным является метод измельчения на ротор-

Нагревательные

Канализация

Рис. 19 Принципиальная схема промышленной установки переработки шприцев однократного применения

ных ножевых измельчителях при комнатной температуре. Этот метод менее энергоемок, высокопроизводителен и не требует дополнительного охлаждения.

Была также исследована совместимость этих полимеров. Данные полимеры имеют малую взаимную растворимость, поэтому требовалось достичь хорошего распределения одного полимера в другом. Для этого был использован двушнековый экс-трудер фирмы "ВегейогР с гранулятором и подобрана температура смешения. Температура смешения подбиралась таким образом, чтобы вязкость расплава полимеров была приблизительно равна, т.е. Тем. = 463 - 483К.

При добавлении в чистый полимер отходов происходит снижение механических показателей и увеличение текучести расплава. Снижение прочности достигает в отдельных случаях 30% (ПП + СПщ*). Это вызвано проникновением сегментов макромолекул в надмолекулярную структуру чистого полимера и ослаблением тем самым существенных связей.

Полученные смеси отходов были использованы в качестве добавки в чистый полимер или в виде самостоятельного сырья при изготовлении технических изделий и товаров народного потребления. Принципиальная схема данного процесса представлена на рис. 20.

Рис. 20, Принципиальная схема утилизации полимерных изделий

Данный метод был опробован на ряде заводов, использующих полимерное сырье для изготовления товаров народного потребления, и показал удовлетворительные результаты.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. В диссертационной работе решена важная народнохозяйственная проблема -для расматриваемых производств (стекольных и химико-фармацевтических заводов, предприятий газовой промышленности), находящихся в различных географических зонах России, предложены пути уменьшения их техногенного влияния на окружающую природную среду.

2. Исследованы общие вопросы состояния проблемы окружающей среды на территории Русской равнины. Показано критическое состояние воздушной среды в ряде городов - Череповец, Саратов, Нижний Тагил - с превышением ПДК по фенолу, формальдегиду, бенз(а)пирену в 10-15 раз. Значительно увеличилось загрязнение рек Русской равнины аммонийным азотом, нефтепродуктами, СПАВ, фенолами - 8-12 ПДК (в среднем течение Волги), солями цинка, меди, хрома - 6-10 ПДК (в реках Ока, Кама, Иртыш). Устойчивое загрязнение водоемов свидетельствует о том, что система самоочищения угнетена и не справляется с последствиями техногенного отравления. Повсеместно отмечена деградация земель и загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими токсичными веществами, из-за возрастания техногенной нагрузки.

3. Разработаны:

- схема очистки сточных вод озонированием химико-фармацевтических производств, при этом глубина очистки по нефтепродуктам и СПАВ составила 92%, БПК5 снизилось в 120, а ХПК - в 30 раз;

- методологические основы очистки сточных вод с помощью высшей водной растительности. Изучена динамика очищения воды в бассейнах стабилизации: на восьмые

сутки произошло снижение БПКполн со 100 до 3,8, ХПК с 275 до 35,1 мг Ог/л; взвешенных веществ с 21 до 3,3, азота аммиака с 9,4 до 0,32, фосфатов с 3,1 до 0 мг/л; общее микробное число снизилось в 6 раз. Проведены гидрохимические, санитарно-бактериологические и гидроботанические исследования сточных вод, что позволило внедрить на Березичском стекольном заводе промышленную схему доочистки и деминерализации стоков с созданием замкнутой системы водооборота.

4. Проведены исследования и разработана схема по очистки йодосодержащих сточных вод с помощью пероксида водорода. Данная схема внедрена на Курском химико-фармацевтическом заводе, что позволило в кратчайшие сроки наладить выпуск йодированной смолы - основного компонента водоочистительных устройств, и получить в качестве отхода йод-пасту с содержанием основного компонента до 85%, которая в связи с острым дефицитом йода в России применяется в различных областях медицины, биологии, тонкого органического синтеза.

5. Впервые разработана и внедрена спектрофотометрическая методика определения в сточных водах йода и его производных в концентрациях от 1 до 200 мг/л, позволяющая проводить оперативный контроль за ходом процесса. Данная методика утверждена в Минмедбиопроме и обязательна к исполнению на всех аналогичных производствах.

6. Изучен механизм образования бенз(а)пирена в процессах горения и предложены пути подавления его концентрации за счет изменения коэффициента избытка воздуха, а также ввода в горелочное устройство специальных жидкостей или сточных вод, в которых отсутствуют взвешенные вещества. На Клинском стекольном заводе за счет замены топлива с жидкого (печное бытовое) на газообразное неодорированное концентрацию бенз(а)пирена удалось снизить более чем в 6 раз. Данные предложения в силу однотипности топочного оборудования и происходящих в нем процессов горения рекомендованы в качестве базовых в других отраслях промышленности.

7. Исследовано взаимодействие хлористого алюминия с карбоновыми кислотами и фенолами в неводных средах. Установлен механизм образования моно-, ди- и триза-мещенных ацилатов и алкилфенолятов алюминия. Показано зиаченние пространственных затруднений преобразования ди- и тризамещенных соединений. Впервые установлено, что в зависимости от характера надмолекулярной структуры монооксидиацшта-тов алюминия существенно изменяются свойства последних в технических композициях (димерная форма, полученная в углеводородной среде, является высококристаллнческой и не обладает загущающей способностью, а полимерная форма, полученная гидролизом димерной, является аморфной и имеет высокие загущаюшие свойства). Предложенный в работе механизм разложения катализаторного комплекса на основе хлористого алюминия позволил перейти к практическому получнию в ряду указанных реакций целой гаммы продуктов с заданными структурой и свойствами и дать практические рекомендации по использованию ацилатов и алкилфенолятов алюминия в различных отраслях промышленности,

8. Впервые в России разработана промышленная установка по утилизации полимерных одноразовых изделий медицинской промышленности, позволившая перерабатывать шприцы, катетеры и т.п. в монолитные блоки с полной доочисткой образующихся при этом газов и конденсата. Изучены характеристики выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, образующихся при переработке основных полимерных материалов медицинской промышленности - полиэтилена, поливинилхлорида, полиметилмета-крилата, характерные практически для всех производств по переработке и утилизации пластических масс. Эти данные могут служить основой для разработки технологий утилизации не только полимеров медицинского назначения, но и более широкой их номенклатуры.

9. Разработаны и утверждены ведомственные проекты ПДВ для 12 стекольных, 3 полимерных, 5 химико-фармацевтических заводов и 4 объектов газовой промышленности, в которых предложены конкретные мероприятия для снижения количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и достижения нормативов ПДК или ОБУВ,

а также "Методические указания по расчету выбросов твердых частиц и оксидов серы, углерода и азота на заводах ВПО Союзмедполимерстекло".

10. Разработанные процессы в силу своей универсальности могут быть внедрены на предприятиях, находящихся в различных географических и климатических зонах России. Их промышленное освоение на действующих производствах резко снизило техногенное воздействие на окружающую природную среду. Аналогичного эффекта можно ожидать от внедрения разработанных технологий на предприятиях других отраслей.

Список основных работ по теме диссертации

1. Способ очистки реакционной массы, полученной при алкилировании бензола олефинами, от катализатора - хлористого алюминия // Авт. свид. СССР № 530874, БИ № 37, 1976. (в соавторстве)

2. О структуре МДА, полученного в неводной среде // ДАН СССР, 226, 1976 № 3, с. 600-602, (в соавторстве).

3. Способ очистки реакционной массы, полученной при алкилировании бензола олефинами, от катализатора - хлористого алюминия // Авт. свид. СССР № 535691, БИ № 36,1977. (в соавторстве)

4. Смазочная композиция // Авт. свид. СССР № 587131, БИ № 36, 1977. (в соавторстве).

5. Очистка от хлористого алюминия ацшшрования толуола уксусным ангидридом // В сб.: Процессы и продукты нефтехимического синтеза, Изд-во МИНХ и ГП им. И.М.Губкина, М., 1981. - с. 48-50 (в соавторстве).

6. Ликвидация сточных вод в производстве 4-метилацетофенона// В сб.: Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий и районов. М.: 1982. - с. 91-92 (в соавторстве).

7. Временные методические указания по расчету выбросов твердых частиц и окислов серы, углерода и азота на заводах ВПО "Союзмедполимерстекло" // ЦБНТНМмедпром, М., 1982. - 17 с. (в соавторстве).

8. Очистка озонированием сточных вод, загрязненных анионными ПАВ II Ани-лино-красочная промышленность, НИИЭТЭХИМ, М., 1983, вып. 1.-е. 14-19 (в соавторстве)

9. Снижение содержания в сточных водах азотистых органических соединений II Анилино-красочная промышленность, НИИЭТЭХИМ. М., 1983, вып. 1.-е. 1719 (в соавторстве).

10. Исследование кинетических закономерностей процесса окисления озоном органических примесей И Анилино-красочная промышленность, НИИТЭХИМ, М., 1983, вып. 3. - с. 13-16 (в соавторстве).

11. Способы анализа и очистки промышленных газообразных отходов II Обзор ЦБНТИ Минмедпрома СССР. М., 1983. - 47 с. (в соавторстве).

12. Безотходное производство 4-метилацетофенона // "Химическая промышле-ность", 1984, № 10, с.13.-1 5 (в соавторстве).

13. Охрана воздушного бассейна на заводах ВПО "Союзмедполимерстекло" // Промышленность медицинского стекла и пластических масс, М., 1984, № 1. - с. 1 - 4 (в соавторстве)

14. Сорбционная очистка сточных вод, содержащих ароматические диамины // Промышленность медицинского стекла и пластических масс., М., 1984, № 1. -с. 4 - 7 (в соавторстве).

15. Озонирование сточных вод сложного состава // Промышленность медицинского стекла и пластических масс, М., 1984, № 1. - с. 7-10. (в соавторстве).

16. Использование озона для очистки промышленных сточных вод // Промышленность медицинского стекла и пластических масс, М., 1985. - 50 с. (в соавторстве).

17. Сравнительный расчет ущерба от сброса сточных вод, содержащих аминосое-динения // Передовой опыт в промышленности медицинского стекла и пластических масс, М., 1987, № 4. - с. 5 - 9. (в соавторстве).

18. Очистка сточных вод от аминов методом ионного обмена // Промышленность медицинского стекла и пластических масс, М., 1986, № 3 - 23 с. (в соавторстве).

19. Очистка сточных вод от нефтепродуктов в колонных электрокоагуляторах // Переовой опыт в промышленности медицинского стекла и пластических масс, М., 1987, № 5. - с. 8-11 (в соавторстве).

20. Очистка сточных вод в производстве никель-скелетного катализатора // Химия и технология топлив и масел, 1988. № 9. - с.41 - 42 (в соавторстве).

21. Очистка сточных вод от диметилатананамида // Передовой опыт в промышленности медицинского стекла и пластических масс, М., 1988, № 3. - с.5 - 8 (в соавторстве).

22. Определение диметилэтанмида в сточных водах производства полиэфируре-танов // Охрана окружающей среды и очистка промышленных выбросов, НИ-ИТЭХИМ, 1988, № 5.. с.10 -12 (в соавторстве).

23. Современные методы и способы очистки сточных вод газовых промыслов от метанола и гликолей // Природный газ и защита окружающей среды, М., ВНИИЭГазпром, 1988, № 3. - 38 с. (в соавторстве).

24. Способы переработки и утилизации стекольных и полимерных отходов в медицинской промышленности II Производство медицинского стекла и пластических масс, М., № 3,1988. - 35 с. (в соавторстве).

25. Определение йода и его производных в сточных водах // Охрана окружающей среды и очистка промышленных выбросов, НИИТЭХИМ, М., № 4, 1989. - с. 17 - 19(в соавторстве).

26. Определение паров спирта в воздухе рабочей зоны и в промышленных выбросах // Охрана окружающей среды и очистка промышленных выбросов, НИИТЭХИМ, М„ № 5,1989. - с.35 - 36 (в соавторстве).

27. Очистка йодсодержащих сточных вод // Охрана окружающей среды и очистка промышленных выбросов, НИИТЭХИМ, М., №5,1989. - с. 7-9 (в соавторстве).

28. Современные способы очистки сточных вод в промышленности стекла и полимеров II Обзорная информация "Промышленность медицинского стекла и пластических масс", № 4,1989. - 53 с. (в соавторстве).

29. Вопросы экологии в производстве РЭА // Материалы семинара "Новое в технике, технологии, экологии производства печатных плат", ИПК МРП СССР, М., 1990.-30 с.

30. Разработка технологии очистки сточных вод // Сборник трудов ВНИИМед-полимер. М., Изд-во Медбиоэкономика и ГКНТ СССР 1991. - с. 39 - 44.

31. Экологическая оценка ущерба от коррозионного растрескивания трубопроводов // Grach initiation and Growth of Crachs in Metalls and Ceramics. Varna, Bulgaria, 199L. - 4 c.

32. Анаэробно-аэробная очистка промышленных сточных вод // Передовой производственный опыт в мед. промышленности, рекомендуемый для внедрения. М., 1991, №6. - с. 27 - 30 (в соавторстве).

33. Разработка экологически безопасных схем глубокой доочистки сточных вод // Материалы международного симпозиума "Экология 90", М., 1990. - с. 25-27.

34. Методы анализа и способы очистки сточных вод от аминов И Обзорная информация, М„ ВНИИЭГАЗПРОМ, 1991. - 25 с. (в соавторстве).

35. Кордиеритовые и энстатитовые ситаллы на основе промышленных отходов Н Междунар. конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды", Томск, 1995. - 2 с. (в соавторстве).

36. Экологические подходы к процессу очистки технологических газов в стекольной промышленности // Стекольная промышленность, серия 9, № 12, М., 1995. - с. 32-37

37. Экологический менеждмент (учебно-методический материал для преподавателей) // OPA-consultants, Фридрихсдорф-Бад Хомбургб Германия, 1995. - 135 с. (в соавторстве).

38. Экологические подходы к газоочистке в стекольной промышленности // Промышленность стекла и ситаллов. № 4, M., 1996. - с. 35 - 39 (в соавторстве).

39. Использование озона в современных системах водоочистки // Известия Академии промышленной экологии. М., 1996. № 1. - с. 51 - 52 (в соавторстве).

40. Перспективы создания экологически чистых производств в процессах Фриде-ля-Крафтса // Известия промышленной экологии. М., 1996, № 1-2. - с. 9-10 (в соавторстве).

41. Применение стальных труб с полимерными покрытиями для строительства нефте- и газопроводов // Практика противокоррозионной защиты, № 1, М., 1996. - с. 27 - 29 (в соавторстве).

42. Модификация свойств битумной актикоррозионной изоляции // Практика противокоррозионной защиты. № 2, М., 1996. - с. 40 - 43 (в соавторстве).

43. Новое полимерное антикоррозионное покрытие для газо- и нефтепроводов // Практика противокоррозионной защиты. № 3. М., 1997. - с. 39-40 (в соавторстве).

44. Способы создания экологически чистых композиционных материалов для медицинской промышленности // Материалы международных симпозиумов и выставки "Pragoterm-96", Прага, 1996. - 3 с.

45. Создание мало- и безотходных технологий на предприятиях топливно-энергетического комплекса // Материалы совещания Ляхзйской нефтяной компании по нефтепереработке и нефтехимии. Пекин, 1996. - 4 с. (в соавторстве).

46. Экологические подходы к процессам алкилирования и ацилирования на хлористом алюминии // Экология и промышленность России. № 2. М., Изд-во "Машиностроение", 1997. - с. 26-27 (в соавторстве).

47. Современные процессы очистки промышленных стоков // Экология и промышленность России. № 4. Мм Изд-во "Машиностроение", 1997. - с. 32-34 (в соавторстве).

48. Использование озона для очистки сточных вод лот нефтепродуктов // Экология и промышленность России, № 6. М., Изд-во "Машиностроение", 1997. - с. 21-23.

49. Утилизация полимерных медицинских изделий одноразового использования// Экология и промышленность России, № 8 М., Изд-во "Машиностроение",. 1997. - с. 28-30 (в соавторстве).

50. Методологические подходы разработки экологически безопасных производств в стекольной промышлености // Экология и промышленность России, №11. М., Изд-во "Машиностроение", 1997. - с. 27-29 (в соавторстве).

51. Экологическая оценка воздействия работы объектов транспорта газа на окружающую среду II Транспорт и подземное хранение газа, № 5, 1997, М. - с. 53-59 (в соавторстве).

52. Development of modem ecologically-safe purifier of industrial sewage // Russian-Energy Complex association of Corrosion, Vienna, 1997. - 12 с. (в соавторстве).

53. Экологическая оценка ущерба от коррозионного растрескивания трубопроводов // Практика противокоррозионной защиты. КАРТЭК, № 2. М., 1997 -с.27-29 (в соавторстве).

54. Анализ воздействия объектов подземного хранения газа на окружающую природную среду/ М.: ИРЦ "ГАЗПРОМ", 1997 г. -117 с. (в соавторстве).

55. Monitoring System of Oil and Gas Constructions Integrity // Тез. докл. Междунар. конф. "Corrosion protection of underground deposits sites" (Прага, 2-3 декабря 1997 г.) (в соавторстве).

56, Трансформации загрязняющих веществ в почвах, как элемент коррозии нефтегазового оборудования // Практика противокоррозионной защиты, № 6, 1997, М. - с.30-34.

Текст научной работыДиссертация по географии, доктора географических наук, Бухгалтер, Лев Борисович, Москва

БУХГАЛТЕР ЛЕВ БОРИСОВИЧ

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВ НА ТЕРРИТОРИИ РУССКОЙ РАВНИНЫ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 11.00.11 - охрана окружающей среды

и рациональное использование природных ресурсов

Диссе [ доктора географических наук

Москва 1998 г

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................?.....

Глава 1. Состояние проблемы охраны окружающей среды.........................Ш....

1.1. Качество атмосферного воздуха................... ...............................16.....

1.2. Поверхностные воды....................................................................Ш.....

1.3. Состояние земельных ресурсов....................................................33 ...

Выводы.................................................................................................5?....

се

Глава 2. Экологические аспекты загрязнения атмосферы...........................г.?.....

2.1. Влияние промышленных выбросов на атмосферу..............................

2.2. Трансформация загрязняющих веществ в атмосфере.................57.....

2.2.1. Трансформация диоксида серы.................................................59....

2.2.2. Трансформация оксидов азота.................................................

2.2.3. Трансформация метана..............................................................

2.2.4. Трансформация оксида углерода..............................................70....

2.2.5. Трансформация метанола....................... ....................................71....

2.3. Воздействие на атмосферу предприятий топливно-энергетического комплекса..........................................................7.?....

2.3.1. Характеристика компрессорных станций как источника

загрязнений атмосферы.....................................................................

2.3.2. Оценка выбросов компрессорных станций в атмосферу 80

2.3.3. Основные мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при работе компрессорных станций.............................................................8.8.....

2.4. Воздействие на атмосферу стекольных заводов медицинской промышленности.................................................................89....

2.4.1. Механизм образования канцерогенных веществ при

использовании различных топлив и пути предотвращения образования и выброса в атмосферу бензапирена ...92.........

2.4.2. Характеристика выбросов в атмосферу при переработке

полимерных материаловв медицинской промышленнсти .......

Выводы.............................................................................................109.......

Глава 3. Экологические аспекты загрязнения гидросферы.....................III.......

3.1. Использование озона для глубокой очистки сточны вод ..III.......

3.1.1. Использование озона для очистки сточных вод от нефтепродуктов.......................................................................

3.1.2. Очистка сточных вод химико-фармацевтических

120

заводов...................................................................................г........

3.1.3. Использование озона для очистки сточных вод от синтетических поверхностно-активных веществ............127.......

3.1.4. Озонирование трудноокисляющихся органических загрязнений сточных вод.........................................................

3.1.5. Использование озона для очистки сточных вод от растворителей..................................................................151.......

3.1.6. Расчет ущерба окружающей среде при сбросе сточных вод............................ .................................................157.......

3.2. Очистка сточных вод с помощью высшей водной

растител ьности.................................................................i §1.......

3.2.1. Современное состояние глубокой очистки хозяйственно-фекальных сточных вод....................................162.......

3.2.2. Технологические решения удаления биогенов после биологической очистки сточных вод.....................................

3.2.3. Конструктивные и технологические особенности системы малогабаритных сооружений для очистки хозяйственнофекальных сточных вод..............................171.......

3.2.4. Симбиотенки...............................179... »

3.2.5. Биофильтр с плоскостной загрузкой...........................Ï.8Q........

3.2.6 Гидрохимические исследования..................................Ï.83........

3.2.7. Санитарно-бактериологические исследования..................

3.2.8. Гидроботанические исследования......................................

3.2.9. Статистическая обработка результатов исследований 185......

3.2.10. Санитарно-бактериологические и гидрохимические исследования очистки сточных вод на очистных сооружений стекольных заводов ................................Ï.85......

3.2.11 .Лабораторные исследования по деминерализации

I9Ï

промывных вод.............................................................-hr*......

3.2.12. Разработка промышленной схемы по доочистке сточных вод и рекомендации по использованию очищенной воды.........................................................2QQ......

3.2.13. Исследования по глубокой доочистке воды на промышленной установке...........................................?Q§......

3.3. Очистка йодосодержащих сточных вод...............................

3.3.1. Методика определения йода и его производных........217-......

Выводы....................................................................................222......

Глава 4. Экологические аспекты загрязнения литосферы.....................224......

4.1. Загрязнение литосферы предприятиями газовой про-

229

мышленности..........................................................................

4.1.1. Общая характеристика районов исследования............229......

4.1.1.1. Московская станция подземного хранения газа.......229......

4.1.2. Химические трансформации загрязняющих веществ

в почве............... .............................................................249......

4.2. Образование катализаторных шламов и пути

сниже ния экологической нагрузки на литосферу..........258......

4.2.1. Получение ацилатов и оксиацилатов алюминия по реакции взаимодействия комплекса хлористого алюминия с карбоновыми кислотами..............................863......

4.2.2. Применение оксиацилатов алюминия...........................ШЖ.....

4.3. Разработка метода очистки алкилата от хлористого

алюминия в процессе алкилирования бензола пропиленом ...................................................................................280......

4.3.1. Очистка промышленной реакционной массы алкилирования технической стеариновой кислотой............281......

4.3.2. Очистка алкилата от хлористого алюминия фракцией С17-С20 синтетических жирных кислот..................282......

4.4. Взаимодействие комплекса хлористого алюминия с уксусной кислотой в процессе алкилирования толуола....................................................................................

4.5. Апробация метода извлечения хлористогоалюми-ния в процессе получения 4-метилацетофенона на опытно-промышленной установке.................................290......

4.5.1. Практические рекомендации по использованию фракций 4-метилацетофенона...........................................

4.5.2. Практические рекомендации по использованию технического ацетата алюминия.................................3Q2......

4.5.3. Практические рекомендации по использованию кубового остатка процесса ректификации 4-метилацетофенона и соляной кислоты.......................303......

4.6. Взимодействие комплекса хлористого алюминия с фенолами...............................................................................

4.6.1. Исследование характера взаимодействия ком-

плекса хлористого алюминия с фенолами.............3.0.5..

4.6.2. Свойства и структура алкилфенолятов алюминия 31.7.,

4.6.3. Производственные испытания очистки промышленной реакционной массы с помощью фенола и его производных......................................................3X9.

4.6.4. Очистка промышленной реакционной массы алкилирования кубовым остатком установки совместного производства фенола и ацетона.......321

4.6.5. Применение оксифенолятов алюминия.................324

4.6.6. Разработка технололгического регламента

процесса очистки промышленной реакционной

массы от отработавшего катализатора -

хлористого алюминия............................................3.26

4.7. Методологические подходы к утилизации ПОЛИТОП

мерных отходов медицинской промышленности .V.r.!.

4.7.1. Описание работы и технологическая схема установки......................... ........................................3.3.0.

4.7.2. Анализ полученных результатов............................335

4.7.3. Изучение совместимости полиэтилена и поли-

339

пропилена с полистиролом....................................т.г...

Выводы..............................................................................345

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................3.4.7.

ЛИТЕРАТУРА.........................................................................................349

ВВЕДЕНИЕ.

Проблема охраны окружающей среды в настоящее время волнует все человечество.

В условиях современной научно-техническои революции развитие производительных сил человечества достигло такого уровня, который позволяет вовлечь в процесс производства все компоненты биосферы. При этом индустриально развитые страны столкнулись с проблемой резкого ухудшения состояния окружающей среды и истощения природных ресурсов во все возрастающих масштабах.

Еще несколько столетий назад влияние хозяйственной деятельности человека на природные условия Земли было незначительным. Однако, в связи с развитием промышленного и сельскохозяйственного производства антропогенная нагрузка на педосферу, атмосферу и гидросферу увеличивалась, достигнув наибольшей величины в наше столетие. По данным некоторых исследователей, промышленными предприятиями за последние 10 лет в воздух поступало более 300 млн.т оксида углерода , 150 млн.т диоксида серы, 120 млн.т золы и 50 млн.т различных углеводородов, а на хозяйственные нужды использовалось 13% общего объема поверхностного стока и сбрасывалось за год в реки около 500 млрд.м3 промышленно-бытовых стоков. Общая масса ежегодного поступления загрязняющих веществ в окружающую среду Земли достигла 600 Гт. Проблемы экологической безопасности сегодня, как никогда, стоят перед человечеством. Антропогенная деятельность по инерции продолжает развиваться по принципу "максимальной эксплуатации" ресурсов природы, хотя люди уже начинают осознавать острую необходимость в осуществлении политики рационального природопользования.

Экологические проблемы по своим масштабам и значению относятся к разряду глобальных проблем современности и не имеют государственных

границ. Однако эти глобальные проблемы не могут быть решены без механизмов, направляющих промышленность и технику в сторону экологических ресурсов, использования новейших безотходных технологий и минилизация загрязнений среды обитания.

В результате увеличения антропогенного воздействия на природную среду возникли глобальные и региональные экологические проблемы, основными из которых являются: истощение озонового слоя атмосферы и накопление в ней кислотообразующих оксидов, загрязнение воздуха, поверхностных и подземных вод при промышленном производстве, а также при сжигании топлива стационарными и передвижными источниками энергии, истощение запаса поверхностных и подземных вод, ухудшение качества природных ресурсов.

Что касается экономического ущерба биосфере, то только в США в 1997 году оценивают его более 90 млрд. долларов, при этом следует иметь в виду, что даже самые скурпулезные расчеты имеют тенденцию к занижению величины истинного ущерба наносимого окружающей природной среде, так как не могут учесть отдаленных трудно прогнозируемых, а также косвенных последствий. Экологические проблемы локального, регионального и глобального характера не миновали и Россию. Более того, эти проблемы объективно являются неотъемлемой составной частью той общей неблагоприятной социально-экономической обстановки, которая сложилась в России и не может быть решена немедленно, изолировано от других острых проблем, стоящих перед обществом.

В настоящее время интенсивное антропогенное воздействие на природную среду отмечается в ряде наиболее экономически развитых регионов Российской Федерации: Центральном, Центрально-Черноземном, Волго-Вятском, Поволжском, Северо-Кавказском и Уральском. Назрела острая необходимость изменить стратегию развития регионов, переориентировав их с

пути безудержного использования природных ресурсов и энергии на путь устойчивой системы природопользования.

Хозяйственная деятельность человека одновременно воздействует на почвенный покров, атмосферу, поверхностные и подземные воды, что вызывает развитие взаимосвязанных негативных природных процессов: смыв почв, рост оврагов, снижение уровней подземных вод, обмеление рек, ухудшение влагообеспеченности почв, загрязнение атмосферы, природных вод, почвенного и растительного покрова. Изменение среды обитания человека, связанное, прежде всего, с ее загрязнением, влечет за собой рост заболеваемости населения. В этих условиях первоочередной задачей становится проведение комплекса эффективных природоохранных мероприятий, препятствующих развитию негативных природных процессов. Эти мероприятия должны обеспечивать здоровую природную среду для жизни людей, а также сохранность земельных и водных ресурсов в процессе хозяйственной деятельности человека.

Разработка и обоснование таких природоохранных мероприятий может быть произведена на основе комплексной оценки состояния природной среды, включающий в себя анализ условий развития негативных природных процессов, изучение факторов антропогенного воздействия и последствий хозяйственной деятельности человека. Эффективность комплекса природоохранных мероприятий можно оценить в процессе проведения территориального экологического мониторинга, предусматривающего наблюдение за состоянием природной среды, контроль и прогнозирование последствий хозяйственной деятельности человека.

Окружающая среда представляет собой совокупность природных элементов, находящихся во взаимодействии и взаимозависимости. Основными из них являются: климат и метеорологический режим, рельеф, геологическое строение, почвенный и растительный покров, гидрологический режим и гид-

рогеологические условия. Наиболее динамичными элементами в природной системе являются вода и атмосферный воздух. Основной причиной высокого загрязнения воздуха являются выбросы специфических загрязняющих веществ, оказывающих существенное влияние как на состояние экологии в целом, так и на конкретные фито- и агроценозы. Современное развитие научных исследований в области технологии очистки сточных вод идет, в основном, в двух направлениях: разработка принципиально новых методов глубокой очистки с использованием физико-химических приемов и сочетания их с биологической очисткой и методами доочистки сточных вод, т.е. повышение эффективности существующих способов удаления загрязнений.

За антропогенным воздействием на какой-либо из природных элементов обычно следует цепь из негативных процессов в других частях природной системы. Поэтому оценка антропогенных воздействий на природную среду должна производиться комплексно.

Данная работа посвящена вопросам снижения экологической нагрузки при антропогенном загрязнении природной среды на предприятиях различного профиля - топливно-энергетического, химического, медицинской промышленности - и возможности разработки методологических подходов не только к снижению образования отходов, но и их целевому использованию.

Поскольку данные предприятия находятся в различных регионах России, а рассматривать их воздействие на окружающую среду без учета природных, климатических и т.п. факторов не вполне конкретно, то была предпринята попытка дать основные обзорные показатели по Русской равни-не(именно на ее территории находятся до 84% российской промышленности), увязав их с различными типами экологических и антропогенных факторов.

Актуальность темы. Сосредоточение большого количества предприятий в Европейской части Русской равнины приводит к непомерной экологической нагрузки на биосферу, изменению и ухудшению свойств атмосферно-

го воздуха, поверхностных вод и педосферы. Поэтому так важна и актуальна представленная работа, в которой сделана попытка разработать методологические основы создания экологически безопасных производств с целью снижения техногенной нагрузки и оздоровления окружающей природной среды.

В процессе исследования была определена цель: разработать методологические основы экологически безопасных производств для конкретных процессов, позволяющих резко снизить техногенную нагрузку на окружающую среду.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- проанализировать состояние проблемы охраны окружающей среды на территории Русской равнины;

- исследовать влияние различных факторов на уровень экологического воздействия рассматриваемых производств на окружающую среду;

- разработать экологически безопасные технологии по данных производствам.

В представленной работе объектом исследования являлись действующие заводы и предприятия медицинской промышленности (производство медицинского стекла и полимеров); РАО «ГАЗПРОМ» (станции подземного хранения газа и компрессорные станции); химико-фармацевтической промышленности (производство иодсодержащей смолы, мазей и паст); нефтехимической и химической промышленности (разложение катализаторных комплексов на основе отработавшего безводного хлористого алюминия).

В качестве предмета исследования выступают технологические аспекты для снижения воздействия на окружающую среду и создания экологически безопасных производств.

Методика исследования. В процессе комплексного анализа экологической ситуации на действующих производствах, рассматриваемых в диссер-

тации использовалис�

Информация о работе

Бухгалтер, Лев Борисович
доктора географических наук
Москва, 1998
ВАК 11.00.11

Диссертация

Методологические основы разработки экологически безопасных производств на территории Русской равнины - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы