Под интенсификацией горной промышленности понимают увеличение коэффициента извлечения полезного ископаемого из недр; увеличение удельных производственных мощностей предприятий; повышение эффективности использования земель; снижение общего водопотребления и повышение коэффициента оборотного водопользования; снижение уровня затрат на единицу конечной продукции минерально-сырьевого комплекса.
Вопросы интенсификации использования минеральных ресурсов, решаются по-разному в сфере производства минерального сырья и в сфере его потребления.
В сфере производства минерального сырья – это комплексное освоение крупных сырьевых регионов, оптимизация величины потерь при добыче и переработке минерального сырья, комплексное использование всех содержащихся в сырье полезных компонентов, утилизация вмещающих пород и отходов производства. Это позволит более полно использовать природные, трудовые и финансовые ресурсы, снизить транспортные расходы.
В сфере потребления минерального сырья – это снижение расхода и потерь сырья за счёт применения более совершенной технологии, использование вторичного сырья и отходов, замена минерального сырья искусственными материалами.
О второй концепции. В соответствии с этой концепцией для успешного решения проблемы рационального использования минеральных ресурсов и охраны недр её необходимо рассматривать в составе единой проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.
Горное производство оказывает влияние на все элементы биосферы. В горной практике имели место многочисленные случаи, когда принятые технологические решения оказывались эффективными в снижении себестоимости добычи и переработки полезного ископаемого, но наносили значительный ущерб комплексному использованию минеральных ресурсов. Известны ситуации, когда горнотехнический процесс, положительно воздействуя на один из элементов биосферы, крайне отрицательно влияет на другой. Сущность горно-экологической концепции и заключается в том, чтобы рассматривать любой горнотехнический процесс в его прямой или косвенной связи со всеми элементами биосферы.
Экологическая стратегия развития горнодобывающей промышленности должна строиться на основе оптимизации воздействия горного производства на окружающую среду. Оптимизация воздействия горного производства на окружающую среду может быть достигнута путём создания экологизированного производства. Это требует широкого развития горно-экологических исследований, направленных на разработку и последующую реализацию мониторинга той части биосферы, которая подвергается воздействию горного производства; принципов и методологии экономической оценки эффективности мероприятий по рациональному использованию минеральных ресурсов и охране окружающей среды; техники и технологии малоотходного, а в последующем – безотходного горного производства.
Мероприятия по охране окружающей среды, научные и практические работы по оптимизации воздействия горного производства должны основываться на концепции интенсификации, предполагающей в качестве обязательного условия интенсивный путь развития горнодобывающей промышленности и горно-экологической концепции, базирующейся на единстве проблем рационального использования и охраны недр и рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
Познание законов биосферы и их учёт при организации горного производства – важное условие предотвращения вредного воздействия шахт, рудников, карьеров и обогатительных фабрик на природную среду и улучшения её состояния в будущем.
Основные запасы угля в нашей стране сконцентрированы в Сибири и на Дальнем Востоке. Основное значение имеют каменные угли, так как на их долю приходится 70 % общих запасов.
Добываемый уголь содержит много примесей. В естественном состоянии уголь может содержать глину, обломки скальных пород и некоторые другие материалы. Операции по разработке месторождений добавляют новые примеси: рудную массу, обломки породы древесины.
Экологические проблемы в угледобывающих регионах связаны с влиянием шахт, разрезов, обогатительных фабрик, предприятий угольного машиностроения, производства строительных материалов, а также строительно-монтажных предприятий, автобаз. Загрязнители среды, поступающие от предприятий угольной промышленности, например, отходы, угольная пыль, шахтная вода, могут привести к угнетению и смерти живых организмов. Можно выделить следующие направления негативного воздействия угольной промышленности на окружающую среду:
1. Изъятие из землепользования и нарушение почвенного покрова.
2. Нарушение гидрологического режима подземных и поверхностных вод.
3. Загрязнение подземных и поверхностных вод производственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.
4. Загрязнение атмосферного воздуха твёрдыми и газообразными вредными веществами при процессах добычи, переработки, и сжигания твёрдого топлива.
5. Загрязнение прилегающей территории отходами добычи и обогащения угля и сланца.
Наиболее сильно негативное влияние горных работ на природную среду проявляется при открытом способе добычи угля. Бурение скважин и технологические взрывы приводят к значительным выбросам пыли. Погрузка сухой горной породы также сопровождается выделением большого количества пыли. Экологические нарушения, возникающие вследствие открытой разработки угля, можно разделить на следующие типы:
1. Негативные изменения гидрологических и гидрогеологических условий.
2. Загрязнение атмосферного воздуха и водоёмов на прилегающих территориях.
3. Сейсмические изменения.
По мере эксплуатации угледобывающего предприятия горные работы всё более продвигаются в глубь земных недр, что сопровождается удлинением производственных коммуникаций. В результате производительность шахты снижается, её экономические показатели ухудшаются. При строительстве шахт предусматривается вскрытие и подготовка к выемке запасов одного верхнего горизонта. Но через 10 – 12 лет шахта полностью отрабатывает эту часть угольных запасов, и на ней должны быть произведены вскрытие и подготовка к эксплуатации следующего, расположенного ниже горизонта. Часто это означает осуществление дорогостоящих работ по реконструкции. Конечный срок эксплуатации угледобывающего предприятия ограничен величиной запасов угля. Средний срок службы шахты составляет приблизительно 40 лет. Ликвидация шахт может сопровождаться полным или частичным их затоплением. В случае отклонений от проектов технико-экономических обоснований ликвидация шахт приводит к следующим нежелательным последствиям:
1. Усиление выделения горючих и токсичных газов из выработанного пространства при затоплении шахты.
2. Проникновение горючих газов в горные выработки соседних работающих шахт, в подвалы жилых домов.
3. Загрязнение подземных вод, являющихся источником питьевого водоснабжения.
4. Подъём уровня подземных вод и заболачивание территории.
Процесс накопления вскрышных пород при добыче угля сопровождается пылением отвалов, горением терриконов, и под влиянием ветра локальное загрязнение становится региональным. Перенос на поверхность большой массы горных пород, сопровождающийся образованием подземных полостей, ведёт к оседанию земной поверхности, а также к изъятию значительных территорий под горные отвалы.
Процесс добычи угля сопровождается значительными пылевыми и газовыми выбросами. При этом в атмосферу поступают пыль, метан, диоксид углерода, диоксид серы, диоксид азота, оксид азота и некоторые другие вредные вещества. В пыли содержатся различные минералы, например, гипс, асбест, оксид железа. Пыль создаёт экран, препятствующий проникновению солнечного излучения. Загрязнение атмосферы пылью приводит к появлению и обострению лёгочных заболеваний. Окисление и самовозгорание угля при его хранении приводит к выделению в атмосферу дыма и токсичных веществ. При подземной разработке угля атмосфера загрязняется газопылевыми выбросами из горных выработок и газопылевыделениями из отвалов пород.
Для предотвращения негативного воздействия пыли на природную среду в карьерах и на автомобильных дорогах используют специальные методы: подавление пыли путём орошения; применение водовоздушных смесей растворов хлоридов натрия, кальция, магния, увлажнение горного массива; бурение с промывкой, пылеулавливанием. Эффективным способом решения проблемы взрывобезопасности углей является комплексная переработка твёрдых видов топлива: коксование каменных углей, гидрогенизация твёрдого топлива.
Сточные воды угольной промышленности представлены стоками шахт и обогатительных фабрик. В шахтных водах часто присутствует повышенное содержание хлоридов, сульфатов, солей кальция, магния, калия. Попадая в водоём, такие стоки увеличивают жёсткость воды. Это негативно влияет на растения и животных, обитающих в водоёме, иногда приводит к гибели рыб. Огромный вред водоёмам наносят шахтные воды, содержащие соединения железа. Они могут привести к образованию белых хлопьев, снижающих прозрачность воды. Оседая на дно, эти соединения железа могут его заилить. В процессе окисления поступающих соединений железа в воде уменьшается содержание кислорода.
Серьезный вред угольная промышленность также наносит почвам. В результате разработки месторождений полезных ископаемых обычно образуются терриконы. В их состав часто входят вредные для окружающей среды и здоровья человека вещества. Эти вещества могут вступать в химические реакции друг с другом, вызывая выделение в атмосферу опасных загрязнителей. Отвалы пород являются одним из источников пыльных бурь. При подземной разработке угольных месторождений поверхность Земли может быть нарушена провалами. Деятельность предприятий угольной промышленности создаёт большое количество отходов, которые наносят серьёзный вред почве. При их взаимодействии друг с другом образуются ещё более ядовитые соединения, загрязняющие почву, атмосферу и подземные воды. Кроме того, значительный ущерб почве наносит затопление земной поверхности, вызывающее гидрологические и микроклиматические изменения.
Нарушения ландшафта, происходящие в результате добычи и переработки угля, можно разделить на следующие группы:
1. Нарушение биогеохимического круговорота.
2. Загрязнение почв отходами.
3. Ухудшение санитарно-гигиенических условий.
Установлено, что промышленные выбросы угольных предприятий (пыль, сернистый ангидрид, оксиды азота, аммиак, оксиды углерода, органические соединения) вызывают глубокие изменения биохимических процессов у растений: препятствуют функционированию многих ферментативных систем, уменьшают количество витаминов, нарушают аминокислотный баланс. Растения в районах промышленного загрязнения, как правило, очень ослаблены и подвержены грибковым заболеваниям.
В настоящее время в России применяются различные методы защиты природной среды от негативного воздействия предприятий угольной промышленности. Отходы угольной промышленности используются в качестве вторичного сырья. Из отходов углеобогащения изготавливают, например, кирпич, цемент, газобетон, керамзит, материалы для отсыпки дамб. Перспективным направлением является применение отвалов пород для производства минеральных удобрений, так как сланцевые породы, присутствующие в отвалах, способны повышать плодородие. Чтобы сократить негативное влияние угольного производства на почву, предлагается проводить инженерно-технические мероприятия по рекультивации эксплуатируемых земельных площадей одновременно с проведением горных работ, благодаря чему ещё и достигается значительная экономия средств. Создание экономической заинтересованности предприятий угольной промышленности в соблюдении норм рационального природопользования является одним из методов улучшения экологической обстановки. Он должен способствовать строительству новых очистных сооружений, а также совершенствованию технологических процессов.
Дисциплина «Экология» является одной из важных общенаучных дисциплин, предусмотренных учебными планами подготовки бакалавров технических вузов. Экологическое направление получило развитие в последние время с ростом промышленного производства, увеличением численности населения, резким усилением темпов урбанизации и небывалым ранее потреблением природных ресурсов.
В учебном пособии рассмотрены на базе основных экологической понятий вопросы промышленной экологии различных отраслей промышленности. Используются приоритетные принципы формирования и синтеза экологически безопасных и энергосберегающих технологий. Приводится методика анализа влияния технических параметров процессов и аппаратов (машин) на условия образования тех или иных вредных веществ, поступающих в атмосферу, литосферу и гидросферу. Предлагаются к рассмотрению новые технологии и оборудование, обладающие минимальным отрицательным воздействием на биосферу. Излагаются экологические основы устойчивого функционирования промышленных объектов.
Пособие предназначено для студентов направления подготовки 131000.62 «Нефтегазовое дело», профиля «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки».
1. Акимова, Т. А. Экология: природа – человек – техника [Текст] / Т. А. Акимова, А. П. Кузьмин, В. В. Хаскин. – М. : Экономика, 2007. – 509 с.
2. Вишняков, Я. Д. Экологическая и промышленная безопасность горно-металлургического комплекса [Текст] / Я. Д. Вишняков, С. П. Киселев // Экология и промышленность России. – 2008. – № 10. – C. 46–50.
3. Галай, Е. И. Использование природных ресурсов и охрана природы [Текст] / Е. И. Галай. – Минск : Амалфея, 2007. – 252 с.
4. Голицын, А. Н. Основы промышленной экологии [Текст] / А. Н. Голицын. – М. : Академия, 2004. – 240 с.
5. Голицын, А. Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды [Текст] / А. Н. Голицын. – М. : Оникс, 2007. – 336 с.
6. Гусакова, Н. В. Химия окружающей среды [Текст] / Н. В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. – 192 с.
7. Дегтев, М. И. Экологический мониторинг [Текст] : учеб.-метод. пособие / М. И. Дегтев, О. С. Кудряшова. – Пермь : Пермский государственный университет, 2007. – 156 с.
8. Ефимов, О. Ю. Экологические аспекты деятельности металлургического предприятия [Текст] / О. Ю. Ефимов, И. А. Барнаев // Экология производства. – 2008. – № 7. – С. 71–75.
9. Казарцева, Т. С. Расчёт выбросов от неорганизованных источников в промышленности стройматериалов [Текст] // Экология производства. – 2008. – № 6. – С. 51–53.
10. Калыгин, В. Г. Промышленная экология [Текст] : учеб. пособие для вузов / В. Г. Калыгин. – М. : Академия, 2004. – 432 с.
11. Константинов, В. М. Экологические основы природопользования [Текст] / В. М. Константинов, Ю. Б. Челидзе. – М. : Академия, 2004. – 208 с.
12. Коробкин, В. И. Экология [Текст] / В. И. Коробкин, Л. В. Передельский. – Ростов н/Д : Феникс, 2006. – 608 с.
13. Николайкин, Н. И. Экология [Текст] / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. – М. : Дрофа, 2008. – 622 с.
14. Новиков, Ю. В. Экология, окружающая среда и человек [Текст] / Ю.В. Новиков – М. : ФАИР-ПРЕСС, 2005. – 736 с.
15. Павлова, Е. И. Экология транспорта [Текст] : учеб. для вузов / Е. И. Павлова. – М. : Высш. шк., 2006. – 344 с.
16. Садовникова, Л. К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении [Текст] : учеб. пособие / Л. К. Садовникова, Д. С. Орлов, И. Н. Лозановская. – 3-е изд., перераб. – М. : Высш. шк., 2006. – 334 с.
17. Федоровская, А. Х. Мониторинг источников антропогенного воздействия на предприятиях Пермского края [Текст] / А. Х. Федоровская // Экология производства. – 2008. – № 1. – С. 45–49.
ВВЕДЕНИЕ..................................................................................3
Лекция 1. Понятие об экологии. Предмет и задачи экологии. Основные законы экологии.........................................................5
Лекция 2. Среда и условия существования организмов.........13
Лекция 3. Факторы среды..........................................................15
Лекция 4. Биосфера и её составные элементы.........................16
Лекция 5. Понятие о биоценозе и экосистеме.........................21
Лекция 6. Экология и здоровье человека.................................27
Лекция 7. Антропогенное воздействие на природу................32
Лекция 8. Пути решения экологических проблем..................37
Лекция 9. Экологический мониторинг....................................46
Лекция 10. Нормирование загрязняющих веществ в окружающей среде.................................................................................49
Лекция 11. Экологическое право..............................................50
Лекция 12. Влияние на экологическую ситуацию химической промышленности........................................................................54
Лекция 13. Влияние на экологическую ситуацию лёгкой и пищевой промышленности........................................................73
Лекция 14. Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду.....................................................75
Лекция 15. Воздействие сельского хозяйства на окружающую среду.............................................................................................79
Лекция 16. Влияние на экологическую ситуацию металлургии, металлообработки и машиностроения..............................84
Лекция 17. Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду.............................................................................94
Лекция 18. Влияние на экологическую ситуацию горнодобывающей и угольной промышленности....................................101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................118
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.....................................119
Учебное издание
Лозовая Валентина Юрьевна
Рохас Риоха Ирина Евгеньевна
Сафонова Людмила Борисовна
ЭКОЛОГИЯ:
КУРС ЛЕКЦИЙ
В авторской редакции
Подписано к изданию 27.05.2014.
Объём данных 720 Кб
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет»