Промышленное предприятие и окружающая среда

Экологический фактор в размещении производства

При размещении промышленных предприятий учитываются многие традиционные экономические факторы: сырьевой, топливно-энергетический, водный, потребительский, транспортный, обеспеченность трудовыми ресурсами. В зависимости от значения каждого из факторов выделяется группа материалоемких предприятий, где расход сырья намного превышает объем произведенной готовой продукции. К ним можно отнести металлургические предприятия полного металлургического цикла, где расход сырья составляет не менее 2,5 т на тонну произведенного металла; заводы, предприятия по выплавке меди из концентратов — до 7,5 т; некоторые предприятия химической, пищевой отраслей промышленности (производство соды, калийных удобрений, первичная обработка сельскохозяйственного сырья). Строительство материалоемких отраслей ориентировалось на близость к сырьевым базам, чтобы избежать излишне дальних и дорогих перевозок.

Группа энергоемких производств требует большого количества электроэнергии; топливно-энергетические расходы — основные в структуре затрат, достигают 30—45%. Наиболее ярким примером энергоемкого производства служат алюминиевые предприятия, расходующие до 16—18 тыс. кВт • ч электроэнергии на тонну произведенного алюминия. Их размещение обычно привязано к источникам производства дешевой электроэнергии — крупным ГЭС.

Фактор трудоемкости подразумевает большие затраты труда, особенно высококвалифицированного, на выпуск единицы готовой продукции. Трудоемкие предприятия ориентируются на промышленные центры, отличающиеся не только наличием рабочей силы, но и учреждениями по ее подготовке, обучению, располагающие сетью научно-исследовательских, проектных институтов, лабораторий. К трудоемким можно отнести большинство предприятий машиностроения, легкой, пищевой, многие производства химической промышленности.

Важную роль играют водные ресурсы, особенно при размещении предприятий химической промышленности, где вода потребляется в технологическом процессе. К числу важнейших, в ряде случаев определяющих факторов размещения в последние десятилетия добавился экологический фактор, рассматривающий следующие аспекты:

• учет возможных негативных последствий от работы промышленного предприятия для природного комплекса в целом и для отдельных его компонентов — атмосферы, водных источников, почвы;
• учет суммарного воздействия выбросов различных предприятий, размещенных на одной территории;
• учет специфических требований к чистоте природной среды при размещении некоторых отраслей производства исходя из масштабов и характера его влияния на природный комплекс, здоровье человека.

Экологический фактор заставляет учитывать возможности развития производства на определенной террг ории. Если с экономической точки зрения размещение и функционирование предприятия эффективно, то с экологической оно может дать резко отрицательный результат.

Рассмотрим это положение на примере завода полного металлургического цикла — типичного материалоемкого предприятия, ориентированного при размещении на близость к месторождениям железной руды или коксующегося угля, либо при оптимальном выборе места — на близость к двум сырьевым составляющим производства. Именно поэтому районом для размещения нового завода полного металлургического цикла была выбрана Южная Якутия, где уголь и железная руда находились рядом с местом предполагаемого строительства. Удачным можно было считать строительство завода и по возможности обеспечения металлом Восточного региона страны, не располагающего собственной металлургической базой.

При принятии решения, однако, и при благоприятности традиционных факторов размещения решающим оказался экологический фактор. Металлургические предприятия сильно загрязняют природную среду, поэтому при их размещении важно учитывать устойчивость природного комплекса территории к техногенному воздействию, способность различных компонентов природы к разложению, усвоению или выносу вредных веществ. Южная Якутия имеет низкую устойчивость природного комплекса; это в первую очередь касается крайне неблагоприятных метеорологических условий. Значительную часть года здесь господствуют мощные антициклоны, сопровождаемые штилями, что препятствует выносу загрязняющих веществ, способствует их накоплению. Поэтому в случае строительства завода вся окружающая его территория находилась бы в зоне чрезвычайно сильного загрязнения, опасного для природы, и особенно для здоровья населения. Неблагоприятными для самоочищения оказались и поверхностные воды Южной Якутии. Как известно, интенсивное самоочищение естественных водоемов происходит при температуре выше +15 град. В Южной Якутии господствует долгая, суровая зима, поэтому число дней в году с такими температурами невелико.

Игнорирование особенностей природного комплекса, его уязвимости при вторжении хозяйственной деятельности привело к тому, что многие крупнейшие предприятия нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей, загрязняющих природную среду, оказались крайне неудачно расположены. Например, в Восточной Сибири, где условия для выноса загрязняющих веществ неблагоприятны, эти предприятия стали причиной создавшихся острых экологических ситуаций.

Размещению нового производства или предприятия в уже сложившемся промышленном центре должно предшествовать проведение экологической экспертизы, которая предусматривает все возможные последствия, связанные с увеличением объема выбрасываемых вредных веществ, но особенно — учета возможности протекания химических реакций с образовыванием новых, подчас чрезвычайно токсичных веществ.

В настоящее время учитывается около 30 сочетаний различных веществ, оказывающих опасное воздействие на человека. К примеру, совместное действие сочетания бензол + никель + бензапирен + формальдегид вызывает канцерогенный эффект. Комбинация диоксида азота со смолоподобными веществами способна привести к обострению рака легких.

Есть еще важный аспект, связанный с учетом экологического фактора. Научно-техническая революция привела к появлению новых производств, отличающихся от традиционных повышенными требованиями к чистоте окружающей среды. К ним можно отнести производства полупроводников и элементной базы для ЭВМ, микроэлектронику и ряд других. Эти производства предъявляют повышенные требования к чистоте атмосферы, воды, используемой в технологическом процессе. Поэтому их размещение и эффективное функционирование в крупных многоотраслевых промышленных центрах, отличающихся загрязнением, невозможно. Повышенное загрязнение городской среды влияет на качество выпускаемой продукции, в производстве велика доля бракованных изделий. Здесь прослеживается прямая зависимость экономической эффективности производства от экологического фактора. В свое время экологический фактор стал решающим при выборе места для создания комплекса микроэлектронных предприятий — не в Москве, где имелись высококвалифицированные кадры рабочих, научная, проектная база, опытные производства, но уровень загрязнения атмосферы был чрезвычайно высок, а во вновь построенном подмосковном юроде Зеленограде, который имел одно важное преимущество: отличался чистотой окружающей среды.

Игнорирование экологического фактора при размещении производства может привести к тому, что затраты на стабилизацию окружающей среды, на ликвидацию последствий ее загрязнения могут значительно превысить доход, получаемый от работы предприятия.

Воздействие промышленных предприятий на природную среду, здоровье человека

Предприятия различных отраслей существенно различаются между собой масштабами производства, объемами выбросов вредных веществ в атмосферу, сбросом сточных вод, твердых промышленных отходов. Различен и химический состав выбросов. По специфике воздействия особо различаются предприятия добывающей и перерабатывающей промышленности.

Основное воздействие, которое оказывают предприятия добывающей промышленности, сказывается:

• в изменении целостности массивов горных пород, связанном с проходкой горных выработок и скважин;
• нарушении земель, образовании антропогенных форм рельефа, изменении водного баланса территории;
• запылении атмосферы, связанном со взрывными работами при открытой добыче:
• изменении всею ландшафта, образовании так называемых техногенных ландшафтов, характеризующихся почти полным отсутствием почвенного покрова, растительности, микроорганизмов.

При имеющейся общности влияния предприятий добывающей промышленности на природный комплекс можно проследить и различия, объясняющиеся способом добычи (открытый или закрытый), ее технологией, видом добываемого ресурса; природными особенностями территории, где идет добыча. Можно проследить особенности воздействия на примере отдельных промышленных предприятий и способов добычи.

Подземный (шахтный) способ разработки применяется преимущественно для месторождений полезных ископаемых, залегающих на больших (до 2000 м и более) и средних (100—600 м) глубинах. Подземный способ добычи широко распространен в угольной промышленности.

Наиболее ощутимым следствием шахтной добычи является проседание земной поверхности, вызванное выборкой угля из нижележащих толщ горных пород. Складируемые шахтные отходы образуют терриконы, загрязняющие атмосферу из-за их пыления и самовозгорания. Возрастание глубины шахт и расширение подземных выработок увеличивает объем твердых отходов. После выработки угля, закрытия шахт территория становится непригодной для какой-либо хозяйственной деятельности из-за чередования обрушившихся мелких шахт и невысоких бугров угольных отвалов.

Открытый (карьерный) способ добычи применяется в случае неглубокого залегания полезных ископаемых от поверхности (до 120—150 м).

Он считается предпочтительным, экономически более эффективным, так как при его использовании нет необходимости в проведении дорогостоящих работ по проходке, сооружению шахт, затрат, связанных с обеспечением безопасности работ в шахтах и т.д. Однако в стоимость работ, проводимых открытым способом, как правило, не включают затраты, связанные с ликвидацией экологических последствий от добычи. Стоимость возмещения ущерба, нанесенного природе, человеку, может существенно превышать весь полученный эффект от добычи.

Рассмотрим особенности воздействия открытой добычи на примере железорудного карьера по добыче руд Курской магнитной аномалии (КМА).

КМА является самым крупным по запасам железорудным месторождением России и одним из крупнейших в мире. Наиболее богатые руды этого месторождения содержат свыше 60% железа.

Значительная часть запасов размещена на глубинах до 150 м.

Именно поэтому здесь были созданы мощные железорудные карьеры, ведущие добычу открытым способом, с ежегодным объемом добычи до 100 млн т. Разработка железных руд сопровождается мощным вторжением в природный комплекс этой территории и вызывает ряд острейших конфликтов природного, экономического, социального характера.

К ним можно отнести потерю уникальных черноземов, наиболее плодородный гумусный горизонт которых достигает мощности до 1м. Закладка карьера для добычи руды начинается со снятия черноземного покрова. Чернозем складывается в отвалы около карьера и перестает использоваться в сельскохозяйственном производстве.

Следом за черноземом необходимо удалить пласты осадочных пород, представленных мергелем, известняками, песчаниками, мелом. Каждый слой осадочных порол перекрыт водоносными горизонтами. Когда снимают осадочные породы, происходит нарушение водоносных горизонтов, и вода уходит на большие глубины. В радиусе 25—30 км от карьера происходит обезвоживание территории: высыхают колодцы, реки, не получая дополнительного питания, мелеют. Возникает дефицит воды в хозяйстве и в природе. Обезвоживание территории приводит к изменению естественной растительности, появлению более засухоустойчивых разновидностей.

При добыче руды открытым способом необходимо постоянное проведение взрывных работ, что приводит к накоплению в атмосфере пыли, концентрации которой превышают предельнодопустимые концентрации в десятки, а иногда в сотни раз. Это приводит к угнетенному состоянию растительности, часто к ее гибели. У населения, проживающего около этих карьеров, учащаются заболевания дыхательных путей, особенно страдают дети.

Наконец, нужно отметить, что при добыче руды происходит процесс перемещения громадного количества пород, резко меняется рельеф территории. После отработки рудного месторождения остаются огромные карьеры, а рядом с ними вырастают «горы» из отвалов вынутых пород.

Таким образом, можно проследить цепь взаимосвязанных изменений природного комплекса, вызванных добычей ископаемого: добыча руды — нарушение и изъятие плодородных земель — изменение водного баланса — изменение растительности — полная перестройка ландшафта. Возникает техногенный, полностью преобразованный человеком ландшафт.

Для сопоставления эффективности открытой и шахтной добычи любого ископаемого необходимо в стоимость добытого ресурса включить расходы на проведение рекультивации — комплекса инженерных, горнотехнических, мелиоративных, лесовосстановительных и других видов работ, связанных с возвращением нарушенных земель в хозяйственное использование.

Для предприятий перерабатывающей промышленности характерно значительно большее воздействие на состояние атмосферы и поверхностных вод, чем для добывающей. Из общего объема промышленных выбросов в атмосферу на долю перерабатывающей промышленности приходится около 80%. а ее доля в объеме сбра-

Предприятия перерабатывающей промышленности образуют несколько десятков отраслей, различающихся не только своими технологическими особенностями, характером специализации, назначением выпускаемой продукции, но и спецификой воздействия на окружающую среду, определяемой большим разнообразием выбрасываемых вредных элементов.

Среди отраслей перерабатывающей промышленности по объему выбросов можно выделить крупнотоннажные; в эту группу входят предприятия черной и цветной металлургии, нефтепереработки, промышленности строительных материалов. Именно предприятия этих отраслей дают до 80% выбросов в атмосферу всей перерабатывающей промышленности.

Более 80% всех стоков отраслей перерабатывающей промышленности дают предприятия целлюлозно-бумажной, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, черной и цветной металлургии. По экспертным оценкам удельный выход твердых, газообразных, жидких продуктов на 1 т проката металлургического комбината составляет:

Суммарно отходы на предприятиях черной металлургии превышают объем выпуска черных металлов в 2—4 раза.

Специфической особенностью предприятий отраслей перерабатывающей промышленности является производство особо опасных веществ, не известных в природе, а также выбросы многих токсичных соединений, представляющих особую опасность для природы и человека. Среди громадного перечня токсичных веществ особо выделяется группа, вызывающая глобальные изменения в атмосфере и представляющая угрозу для здоровья и жизни населения. К таким соединения относят:

• хлорфторуглероды, широко используемые на предприятиях по выпуску холодильных установок, изделий в аэрозольной упаковке. В настоящее время считается, что именно хлорфторуглероды являются причиной истощения и разрушения озонового слоя;
• полихлорбифеншш, имеющие высокую химическую, термическую и биологическую устойчивость, обладающие способностью накапливаться в экосистемах, трофических цепях, в жировых тканях животных;
• диоксины, поступающие в окружающую среду от предприятий с хлорным производством, выпускающих пестициды, целлюлозно-бумажную продукцию.

Каждое из предприятий перерабатывающей промышленности имеет свой набор опасных и специфических элементов. К числу специфических видов загрязнения предприятиями перерабатывающей промышленности можно отнести промышленные шумы, [вибрацию, электромагнитное, тепловое излучение. Интенсивный шум регистрируется практически во всех технологических процессах машиностроительных предприятий; особенно выделяются кузнечно-прессовое, штамповочное, литейное производства, в которых уровни звукового давления на рабочих местах превышают допустимые нагрузки на 10—30 дБ. Источником аэродинамических и механических шумов и вибраций высоких уровней являются вентиляционные системы, насосы, компрессорные установки. Особенно сильное шумовое загрязнение создают группы промышленных предприятий, расположенных в пределах промышленных зон городов. Так, в Москве области акустического дискомфорта сложились вокруг промышленных зон «Очаково», «Серп и Молот». Шум и вибрация оказывают негативное действие не только на человека, но также на сооружения, конструкции, в частности усиливают процесс коррозии металлов.

Особую группу среди перерабатывающих отраслей составляют предприятия прогрессивных, высокотехнологичных отраслей: производство полупроводников, элементной базы ЭВМ, микроэлектроника, объемы выбросов которых несопоставимо малы по сравнению с крупнотоннажными производствами, которые иногда относят к экологически чистым. Однако это не совсем так. Выбросы этих производств характеризуются большим количеством веществ, часто высокотоксичных. Отходы производства полупроводников и элементной базы для ЭВМ содержат тяжелые металлы, соединения кремния, германия, мышьяка. Воздействие многих из веществ еще слабо изучено.

При производстве полупроводников используются токсичные соединения — бораны, силаны и их хлорпроизводные, которые могут приводить к загрязнению атмосферы. На предприятиях высокотехнологичных отраслей проявляется не совсем обычное воздействие на занятых на производстве рабочих. Производственные помещения указанных предприятий требуют повышенной чистоты, даже стерильности. У работающих в таких условиях часто ослабляется иммунитет к различным заболеваниям. Попадая из стерильного производства в более загрязненную окружающую среду, рабочие указанных производств чаще болеют.

Решение проблемы улучшения, оздоровления окружающей среды возможно на нескольких уровнях: глобальном, охватывающем всю биосферу, и локальном, рассматривающем конкретный источник загрязнения, территорию небольших размеров. Одно из важнейших положений экологии — «думай глобально, решай локально». Локальных решений требует любое промышленное предприятие, которое является существенным источником изменения природной среды, воздействия на здоровье человека, на элементы производственной инфраструктуры — здания, коммуникации, сооружения.

Улучшить экологическое состояние территории невозможно без проведения природоохранных мероприятий на каждом конкретном предприятии. Основная информация, необходимая для принятия решений, должна содержаться в экологическом паспорте предприятия.

Экологический паспорт предприятия

Экологический паспорт предприятия должен содержать детальную информацию, касающуюся мощности и специализации производства, технической оснащенности, полученном сырье и выпущенной продукции. В обширной информации, касающейся производственной деятельности предприятия, необходимо выделить ту ее часть, которая связана с природоохранными проблемами. Рассмотрим основные блоки информации.

Общие сведения о предприятии (наименование предприятия, подчиненность, отраслевая принадлежность). Местонахождение предприятия — расстояние от города, ближайшие транспортные магистрали.

Если цехи предприятия расположены в разных населенных пунктах, обязательно указывается местонахождение каждого цеха.

Особо нужно выделить географическое положение предприятия: по отношению к окружающей территории, различным хозяйственным, природным объектам — жилым кварталам, площадкам других предприятий, землям сельскохозяйственных предприятий, лесопарковым зонам, наличие санитарно-защитной зоны, ее размеры, особенности хозяйственного использования.

Характеристика промышленной площадки — занимаемая площадь, геолого-инженерные особенности территории (основные слагающие территорию грунты, уровень грунтовых вод).

Постоянные и временные водотоки на территории площадки или в непосредственной близости от нее. Время и продолжительность паводков, службы предприятия, подвергающиеся их воздействию.

Метеорологические условия (средние температуры самого холодного и самого теплого месяца, роза ветров, средняя скорость ветра, число дней в году со штилями). Господствующее направление ветров. Влияние предприятия на ближайшие объекты, расположенные с наветренной стороны. Особо указывается возможность появления аномальных природных явлений — ураганов, пыльных бурь, катастрофических наводнений и т.д.

Характеристика промышленной площадки, особенностей ее природных компонентов очень важна, так как в значительной степени они влияют на характер распространения или накопления выбросов, определяют остроту экологической ситуации. Например, некоторые промышленные предприятия, размещенные в промышленных зонах городов, выбрасывают в сторону близлежащих жилых кварталов вредные выбросы в течение большого числа дней в году.

Состав предприятия. Основные цехи, участки, подразделения. Срок службы оборудования. Промышленное предприятие является сложным образованием, насчитывающим большое число как основных цехов, играющих важную роль в реализации технологической схемы, так и вспомогательных, помогающих основному производству. Отдельные подразделения предприятия не одинаковы и по воздействию на окружающую среду. Поэтому необходимо знать структуру предприятия, перечень основных цехов, участков, подразделений с указанием их специализации, мощности. Эти цехи предприятия являются основными технологическими источниками загрязнения среды, определяют объем и специфику выбросов.

Вспомним металлургический комбинат полного металлургического цикла, каждый из цехов которого является по существу самостоятельным заводом. Основные цехи: агломерационная фабрика, коксовые батареи, доменный, сталеплавильные, прокатный, коксохимический. В составе комбината вспомогательные цехи: энергетический, транспортный и др.

Современный металлургический завод является крупнейшим загрязнителем атмосферы, но долевой вклад отдельных цехов неоднозначен (табл. 26.1).

Таблица 26.1. Долевой вклад металлургических производств в загрязнение воздушного бассейна, %

Основные выбросы в атмосферу по технологическим процессам нефтеперерабатывающего завода также довольно существенно различаются выбрасываемыми элементами. При каталитическом крекинге в составе выбросов преобладают оксиды серы и азота, углеводороды, альдегиды, аммиак. При каталитическом риформинге могут выбрасываться углеводороды, аммиак, сероводород; при вакуумной перегонке образуются фенолы.

Не равнозначен вклад отдельных подразделений и в загрязнение водных источников. На металлургическом комбинате крупнейшим загрязнителем водоемов является доменное производство. Для одной доменной печи средней мощности объем сточных вод составляет 2000 м3, для сверхмощных печей 6000 м3. Сточные воды загрязнены частичками руды, кокса, известняка и различных химических соединений — сульфатов, хлоридов, родонидов. Особо опасные сточные воды образуются в прокатных цехах в процессе травления — удаления окалины с поверхности металла путем обработки ее кислотами. Эти воды содержат серную кислоту, сернокислую закись железа, хлориды, сульфаты, взвешенные вещества. Доменные цехи выделяются также выходом твердых отходов — доменных шлаков и шламов. На 1 т чугуна приходится от 0,4 до 0,65 т доменных шлаков. Состав их сложен, в них встречается до 30 элементов, главным образом в виде оксидов.

Срок службы оборудования в значительной степени определяет объемы выбрасываемых вредных веществ. Старое оборудование, как правило, является источником многочисленных аварийных выбросов. Особую опасность представляет оборудование, проработавшее свыше 20 лет, которое считается морально и физически устаревшим.

Технологическая схема производства основных видов продукции. Выбранная технологическая схема производства влияет на объем и специфику воздействия выбросов. Рассмотрим это на примере производства целлюлозы, где существуют два основных технологических процесса: сульфатный и сульфитный. В связи с различием реагентов, используемых в производстве, различно и их воздействие на природу. При сульфатном способе загрязняется преимущественно воздух, при сульфитном большая часть отходов поступает в воду.

Главную роль в решении природоохранных проблем может сыграть выбранная технология; внедрение экологически чистых, щадящих технологий является приоритетным направлением в мировой хозяйственной практике.

Для снижения воздействия горных разработок применяются геотехнологии. При геотехнологических методах добычу ведут через скважину с помощью рабочего реагента — теплоносителя, растворителя. Разновидностью геотехнологических методов являются методы технической микробиологии. Они основаны на способности ряда видов микроорганизмов в определенных условиях переводить некоторые минеральные соединения в растворимое состояние. В мировой практике метод бактериального выщелачивания используют для извлечения урана из руд.

На металлургическом предприятии полного цикла при традиционной технологии значительная часть выбросов приходится на коксохимическое, агломерационное, доменное производства, т.е. производства, обеспечивающие получение чугуна в доменном процессе.

Наиболее чистым является бескоксовый и бездоменный метод получения железа непосредственным восстановлением железорудных концентратов водородом или конвертированным природным газом, при котором из технологической цепи полностью устраняются доменный передел, производство кокса и агломерата. Сравнение удельных выбросов при основных производственных стадиях показывает резкое их снижение за счет введения технологии прямого восстановления железа (ПВЖ, табл. 26.2).

Таблица 26.2.

Кроме сокращения выбросов в атмосферу, с внедрением новой технологии решается проблема переработки шламов агломерационного, доменного и сталеплавильного производств.

С использованием технологии плазменной плавки металлургические процессы протекают при очень высоких температурах в специальных электропечах. Вследствие герметичности печей выброс вредных веществ отсутствует.

Основные виды ресурсов, потребляемых предприятием. Существует прямая зависимость между использованным сырьем и топливом и выбросами различных вредных веществ. Зная месторождение, с которого поступило топливо, или какой-либо вид сырья, можно определить набор возможных элементов, выбрасываемых в среду.

Поэтому экологический паспорт предприятия должен содержать все данные о поставщиках сырья, топлива, полуфабрикатов, наличии особо опасных элементов. Минеральная часть твердого топлива — углей, горючих сланцев содержит различные металлы, высокая токсичность которых делает их опасными. Среди металлов высокотоксичны марганец, ванадий, хром, свинец, ртуть, мышьяк, кобальт, уран. Содержание этих элементов различается по угольным бассейнам. Ряд месторождений содержит радиоактивные элементы. Повышена радиоактивность углей Кузбасса, Донбасса, Экибастуза.

Степень перехода фтора и ртути в процессах сгорания в воздух достигает 80—90% содержания в исходном топливе. Степень перехода в воздух летучих форм свинца, кадмия и хлора превышает 50%, мышьяка и никеля — около 20%.

Особенности воздействия предприятия на окружающую среду.

Воздействие промышленного предприятия на окружающую среду происходит в нескольких направлениях.

Загрязнение атмосферы происходит за счет попадания в нее твердых, жидких и газообразных веществ, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду либо непосредственно, после химических изменений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами. Общий объем выбросов за год складывается из поступления в атмосферу промышленных выбросов, которые могут быть непрерывными, периодическими, залповыми или мгновенными. Непрерывные или периодические определяются технологическими особенностями производства и учитываются технологическим регламентом. Залповые выбросы возможны при авариях, взрывных работах, при сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды, иногда на значительную высоту.

По агрегатному состоянию загрязнения подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и смешанные. В выбросах промышленных предприятий сплошной фазой являются газы, а дисперсной — твердые частицы или капельки жидкости. Газовые выбросы делят на организованные и неорганизованные. Организованные поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, трубы и т.д. Неорганизованные — в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа.

При оценке загрязнения атмосферы важно учитывать суммарный объем выбросов в целом по предприятию, а также структуру выбросов, с выделением специфических элементов по четырем классам опасности (1-й класс — особо опасные).

По массе выбросов преобладающими веществами являются соединения серы, азота, углерода, пыль. Вещества, поступающие в атмосферу от различных промышленных источников, создают так называемое первичное загрязнение. После выхода из источника загрязнения вещества не остаются в атмосфере в неизменном виде.

Происходят физические изменения — перемещение и распространение в пространстве, турбулентная диффузия, разбавление и т.д.

Происходят и химические изменения, реакции — окисление, фотохимические превращения, в которых образуется фотохимический смог. Солнечное излучение вызывает в атмосфере химические реакции между различными загрязняющими веществами и окружающей средой.

Химические реакции с участием некоторых газообразных загрязняющих веществ, приводящие к образованию кислот или кислотных ионов, вызывают повышение кислотности осадков. Основным загрязняющим веществом, обусловливающим этот процесс, является диоксид серы. В ходе окисления он превращается в серную кислоту и гидросульфаты. Оксиды азота образуют азотную кислоту. Кислотные осадки на 2/3 обусловлены диоксидом серы, а на 1/3 — оксидами азота. Наибольшие по масштабам выбросы диоксида серы связаны с работой тепловых электростанций. Кислотные дожди относятся к одной из глобальных экологических проблем; они являются причиной закисления озер, в результате чего рыба в них не может ни воспроизводиться, ни просто выжить. Огромный урон наносится вечнозеленым лесам — еловым, пихтовым, сосновым. Кислотные дожди усиливают коррозию металлических конструкций, механизмов, оборудования, а также разрушают здания.

Степень опасности различных загрязнителей выражается их предельно-допустимой концентрацией (ПДК) — нормативом содержания вредного вещества, не оказывающего при постоянном воздействии вредного влияния на человека или компоненты окружающей среды.

При определении ПДК учитывается степень влияния на здоровье человека, а также воздействие на различные объекты живой природы — растительный и животный мир, микроорганизмы, почвы.

Для некоторых особо токсичных элементов, имеющих канцерогенный эффект, эффект ионизирующего излучения, не существует нижних порогов безопасности, а следовательно, и ПДК. Любое превышение ими привычных природных фонов опасно для живых организмов хотя бы генетически, в цепи поколений.

Существуют национальные стандарты ПДК, различающиеся по отдельным странам. В России установлены ПДК для 146 видов веществ и 27 типов веществ совместного действия. В качестве критерия ПДК применяют массовую концентрацию в атмосфере в микрограммах на кубометр.

Более сильным может оказаться действие сочетаний отдельных элементов, приводящее к эффекту суммации. Для предприятий разных отраслей промышленности могут быть свои элементы, дающие эффект суммации.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) — выброс вредного вещества в атмосферу, устанавливаемый для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ не превысит ПДК.

При оценке загрязнения атмосферы важен период времени, в течение которого загрязняющие вещества в ней сохраняются.

Для определения особенностей воздействия предприятия на окружающую территорию необходимо знать характер распространения выбросов от источников загрязнения. Характер распространения выбросов определяется несколькими составляющими — метеорологической ситуацией, высотой заводской трубы, спецификой выбрасываемых веществ. Предприятия различных отраслей с учетом этих условий имеют различные радиусы распространения выбросов: металлургические — свыше 5 км, машиностроительные — до 5 км, предприятий пищевой, легкой промышленности — 1—2 км.

Можно выделить промышленные предприятия, оказывающие особо сильное влияние на загрязнение атмосферы, заводы по выпуску черных и цветных металлов, нефтеперерабатывающие и нефтехимические, по выпуску строительных материалов, особенно цемента.

Второе направление воздействия промышленного производства — загрязнение водных источников: поверхностных и подземных вод.

Вода в промышленном производстве выполняет различные функции: используется для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах; для растворения и образования пульп при обогащении и переработке руд; для промывки газообразных жидких и твердых продуктов и изделий. В промышленности от 65 до 80% воды расходуется на охлаждение. Если вода используется как охладитель, она практически не загрязняется, а лишь нагревается. Технологическая вода контактирует с продуктами и изделиями и поэтому загрязняется, образуя сточные воды. Количественный и качественный состав производственных сточных вод разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. Их делят на две основные группы.

К первой группе относятся сточные воды, содержащие неорганические примеси, в том числе токсичные и с наличием ядов. Это сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов и других предприятий основной химии, а также горно-обогатительных фабрик. В сточных водах этих предприятий содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов; сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасываются нефтеперерабатывающими, нефтехимическими заводами, предприятиями органического синтеза, коксохимическими и рядом других. В этих стоках содержатся нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Опасное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие чего уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды. Уменьшить количество загрязненных сточных вод можно внедрением безводных технологических процессов. В настоящее время в большинстве применяемых технологий удельный расход воды на единицу производимой продукции еще велик. Основной путь уменьшения водопотребления — создание оборотных и замкнутых систем.

Можно выделить предприятия нескольких отраслей, отличающихся особо сильным воздействием на водные ресурсы. Например, целлюлозно-бумажные комбинаты. Сточные воды целлюлознобумажного комбината состоят из пяти потоков основных загрязнителей. Воды, содержащие кору, образуются при мокрой окорке древесины; они имеют резкий скипидарный запах, низкую прозрачность, малое количество кислорода. Волокно- и каолиносодержащий поток образуется при производстве бумаги, картона. Продукты гниения волокна придают воде неприятный вкус. Щелокосодержащий поток имеет темно-коричневый цвет, процессы фотосинтеза в нем тормозятся, уменьшается кормовая база для рыб. Кислотный поток содержит минеральные кислоты, в том числе серную кислоту; хлорсодержащий поток загрязнен свободным и связанным хлором, в нем можно обнаружить диоксины.

Тепловые электростанции служат примером теплового загрязнения поверхностных вод. Проблема теплового загрязнения вод особенно сильно обострилась с наращиванием единичной мощности электростанций. Тепловое загрязнение водоемов ведет к изменению биоты под воздействием выпуска нагретых вод. Нагретая вода может активизировать действие многих токсичных элементов, находящихся в малых концентрациях, не представляющих до того опасности.

В число отраслей, вносящих вклад в загрязнение поверхностных вод, входит и машиностроение. Здесь основными видами загрязнения являются механические взвеси: песок, окалина, металлическая стружка. Выделяются своей высокой токсичностью сточные воды травильных отделений и гальванических цехов.

Травильный раствор для травления стальных заготовок состоит из серной и соляной кислот. Концентрация их в свежем травильном растворе составляет 15—20%, а в отработанном — 4—5%. В сточных водах, образующихся при травлении цветных металлов и их сплавов, содержатся, кроме остатков кислот, также металлы из протравленных заготовок. В сточных водах гальванических цехов могут быть цианистые и хромсодержащие соединения. Для оценки уровня загрязнения сточных вод существует несколько экологических нормативов.

Сточные воды характеризуются показателями БПК — биологическая потребность в кислороде, или количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ за определенный промежуток времени, и ХПК — химическая потребность в кислороде, т.е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде.

Воздействие промышленных выбросов на растительность и почву.

Вредное воздействие проявляется обычно в виде хронических повреждений древесины малыми концентрациями нескольких загрязняющих веществ. Наиболее сильный ущерб приносят выбросы пылевых частиц, диоксида серы, фтора. В радиусе 1 км от источников выбросов происходит снижение продуктивности леса на 30—50%. В непосредственной близости от больших источников выброса деревья обычно погибают.

Загрязнение атмосферы промышленными выбросами приводит к загрязнению и разрушению почвенного слоя. От воздействия выбросов диоксида серы в зоне 2 км от предприятия происходит снижение урожайности на 15—30%. Растения обладают способностью накапливать большие количества фтора, особенно в зеленой массе.

Может быть зафиксировано 100-кратное увеличение содержания фтора в массе растения, например в зоне, прилегающей к алюминиевому заводу. Урожайность сельскохозяйственных культур в непосредственной близости от источников выбросов может быть настолько ограниченной, что их выращивание становится нецелесообразным.

Воздействие на здоровье человека. По данным Всемирной организации здравоохранения неблагополучное состояние окружающей среды является причиной примерно 20% заболеваемости населения.

При оценке воздействия особое внимание должно уделяться опасным элементам, вызывающим профессиональные заболевания, а также, возможно, ухудшающим здоровье населения прилегающих территорий.

Очистные и природоохранные сооружения предприятия. Смягчить воздействие производства на окружающую среду, существенно снизить объем поступления вредных веществ по сравнению с технологическими нормативами можно с помощью средозащитной техники. Паспорт должен содержать данные об основных видах очистного оборудования, применяемых способах и степени очистки вредных выбросов.

Природоохранными органами страны установлены размеры штрафов за выброс предприятием от стационарных и передвижных источников загрязнения, за экологический ущерб, наносимый им различным компонентам природной среды, а также здоровью населения.

Для предприятия устанавливаются нормативы — ПДВ, нормы размещения отходов и нагрузки на окружающую среду.

Основной принцип, заложенный в определение суммы платежа, — платит загрязнитель. Размеры платы зависят от объема вредных выбросов, поступающих от предприятия, степени токсичности выбрасываемых веществ. В случае превышения выбросов, установленных нормативами для данного предприятия, вводится коэффициент, увеличивающий размеры платежа. В среднем увеличение платы за счет превышения установленных норм может достигать более 5 раз.

Выводы

1. Анализ развития промышленного производства в мире в последние десятилетия показывает резко возрастающую роль экологического фактора при размещении и функционировании промышленного предприятия. Часто именно экологический фактор становится определяющим.

2. Степень воздействия промышленного предприятия на окружающую среду, здоровье человека зависит от специализации предприятия, масштабов производства, принятой технологии и т.д.

Можно выделить типы предприятий, различающихся характером воздействия — загрязняющих преимущественно воздух или воду, выделяющиеся значительными объемами твердых отходов и, наконец, комплексного воздействия.

3. При работе промышленного предприятия необходим постоянный контроль за масштабами загрязнения, изменениями в природном комплексе окружающих территорий; необходима разработка комплексных программ по уменьшению вредного воздействия предприятия.

4. Экологический паспорт предприятия, содержащий основную информацию о масштабах, специфике выбросов, особенностях технологического процесса, возрасте оборудования и т.д., является важным инструментом в организации природоохранной деятельности предприятия.