Лекции по "Экологии"

По ингредиентному составу в  выбросах газообразных фракций от стационарных источников преобладают диоксид серы (от 7,3% до 32,5%), оксид углерода (от 18,2% до 47%), углеводороды (от 13% до 44%) и оксиды азота (от 5,6% до 18,8%). Выброс прочих соединений варьирует в пределах от 5,6 до 18,3%.

Крупные нефтегазовые предприятия  воздействуют на все компоненты окружающей среды — воздух, воду, почву, растительный животный мир и др. Технологические цепочки поставки потребителям газа и нефти включают: бурение нефтяных и газовых скважин, добычу нефти и газа, подготовку и переработку нефти, газа и газового конденсата и транспорт их на значительные расстояния.

ЭКОЛОГИЯ и УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ

Лекция 6

Парниковый  эффект. Нарушение озонового слоя. Земли, Кислотные дожди. Киотский протокол и нефтегазовая промышленность.    

В настоящее время  наблюдаемое  изменение климата, которое выражается в постепенном  повышении среднегодовой температуры, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплением в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода (СО2), метана (СН4), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О3), оксидов азота и др.

Парниковые газы, и  в первую очередь СО2 препятствует длинноволновому тепловому излучению  с поверхности Земли.  Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует  как крыша теплицы. Она, с одной  стороны, пропускает внутрь большую  часть солнечного излучения, с другой – почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи с сжиганием  человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд.т условного  топлива) – концентрация СО2  в  атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1-1.5% в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0.3% ежегодно).

Следствием увеличения концентрации этих газов, создающих  «парниковый эффект» является рост средней глобальной температуры  воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В 1988 году среднегодовая температура оказалась на 0.4 С выше, чем в 1950-1980гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2005 г. она была на 1.3 С больше, чем в 1950-1980 гг. В докладе, подготовленной под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2-4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0.5-2 м к концу ХХ1 века, ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к др. неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении и положительные экологические  последствия (Вронский, 1993). Повышение концентрации СО2 в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также возрастание увлажнения климата, могут по их мнению, привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.).

По мнению академика  К.Я. Кондратьева, важнейшим фактором антропогенного воздействия на глобальный климат является деградация биосферы, а следовательно, в первую очередь  необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобальной экологической безопасности. Человек нарушил на 60% суши нормальное функционирование естественных сообществ организмов. В результате из биогенного круговорота веществ изъята значительная их масса, которая ранее затрачивалась биотой на стабилизацию климатических условий. На фоне постоянного сокращения площадей с ненарушенными сообществами деградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкость, биосфера, становится важнейшим источником повышенного выброса в атмосферу диоксида углерода и др. парниковых газов.

На международной конференции  в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой  всего мира была поставлена задача сократить к 2005 г. на  20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. Но очевидно, что ощутимый экологические эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики – максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли.

Рамочная конвенция  ООН по сокращению парниковых газов была принята 9 мая 1992 года и ратифицирована 4 мая 1995¬го. Протокол к конвенции был принят в городе Киото 11 октября 1997 года и получил название Киотского протокола по изменению климата.  А в марте 99¬го подписан представителем Казахстана в ООН, но он до сих пор не ратифицирован.

      Основная цель протокола к рамочной конвенции – усилиями всех стран мира стабилизировать концентрацию парниковых газов в атмосфере на том уровне, который бы не приводил к глобальному потеплению. На сегодняшний день 161 страна мира ратифицировала этот протокол.

      С одной стороны, Казахстан готов поступить также, но с другой — стоит очень важная проблема. Ведь в этом случае промышленные предприятия должны будут снизить к 2008¬2012 годам выбросы парниковых газов как минимум на 5 процентов по сравнению с уровнем 1990 года. Это значит, что взятые по протоколу обязательства отразятся на хозяйственной деятельности экономики и частных предприятий.

Согласно современной  модели эволюции климата, и у нас  в Казахстане можно ожидать дальнейшего изменения температуры воздуха, что может вызвать смещение природных зон с непредсказуемыми последствиями.

Нарушение озонового  слоя.

Озоновый слой (озоносфера), охватывает весь земной шар и располагается  на высотах от 10-50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.

Впервые истощение озонового  слоя привлекло внимание  широкой  общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным  (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Неслучайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др.

Установлено также, что  растения под влиянием сильного ультрафиолетового  излучения постепенно теряют свою способность  к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности  планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты экосистем и т. д.

Наука еще до конца  не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное  происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу фреоны разлагаются с выделением  оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

По данным международной  экологической организации «Гринпис», основным поставщиком хлорфторуглеродов (фреонов) являются США – 30,85%, Япония – 12,42%, Великобритания – 8,62% и Россия – 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн.кв.км, Япония - 3 млн. кв.км, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладоагрегатов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом  разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу  Монреальской конференции (1990г.), пересмотренному  затем в Лондоне (1991г.) и Копенгагене (1992г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглерода к 1998 г. на 50%. Казахстан присоединился к этому международному соглашению и все организации и предприятия нашей страны обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ. Даже если протокол будет выполнен всеми странами, необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ-радиации, поскольку многие их хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Стандарты по охране атмосферного воздуха

Рассмотрение основных источников загрязнения воздуха  и вредного воздействия загрязнителей на живые организмы показала, что проблема чистого воздуха приобретает особо актуальное значение. Воздух считается чистым, когда содержание пыли не превышает 0.02 мг/куб.м. Обычно в сельской местности в воздухе пыли содержится от 0.05 до 0.1, а в городах от 2.5 до 3 мг\куб.м. К сожалению, в некоторых крупных промышленных центрах этот показатель доходит до 100мг\куб.м.

Атмосферный воздух не имеет  государственных границ, загрязненная воздушная масса все время  перемещается. Скорость воздуха в горизонтальном  направлении в верхних слоях достигает 100-150 км\ч, поэтому загрязнения распространяются на большие расстояния.

 Так, например, через  западные границы в Россию, Украину  и Беларусь ежегодно поступает  около 2 млн.т двуокиси серы  и около 10 млн.т сульфатов. Вместе с осадками выпадает около 1,4 млн.т серной кислоты. Для нейтрализации на эти поля надо внести   1,5 млн. т технической извести , осуществление которой потребует многомиллиардных затрат.

Общее поступление песка, пыли и солей со дна Аральского моря  в атмосферу ежегодно составляет 140 млн.т. Более тяжелые частицы рассеиваются до 800-1000км, а мелкие частицы обнаружены в Беларуси, Литве и в других странах.

К числу организационных  мер в Казахстане по обеспечению  охраны атмосферного воздуха следует отнести:

1. Введение нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных выбросов по 446 химическим веществам и 33 их комбинациям. Установлены два типа ПДК: максимально разовая и среднесуточная. Максимально разовая ПДК учитывает массовые выбросы вредных веществ залпом, в разовом порядке, вследствие особенностей технологий или аварийных ситуаций. Среднесуточное ПДК учитывает как пиковые, так и наименьшие концентрации атмосферных загрязнений, которые имеют место в течении суток. Они являются среднеарифметической  величиной из всех проб, отобранных в разных местах в течение суток.

2. Осуществление  принципа зонирования территории населенных пунктов. Все предприятия по вредности выбросов делятся на 5 классов, соответственно устанавливаются разрывы от жилого массива – санитарно-защитные зоны, что нашло отражение в санитарных нормах проектирования промышленных предприятий (СН 245-71).

Класс I - ширина санитарно-защитной зоны 1000м. Это предприятия по производству аммиака, азотной кислоты, азотно-туковых удобрений, концентрированных минер. удобрений, по переработке и добыче нефти, природного газа, свинцовых руд, ртути, мышьяка, марганца, первичной обработке хлопка.

Класс II -  ширина с.-з.з.  500м. Это предприятия по производству мочевины, соды, селитры, пластмасс, кормовых дрожжей, магния, чугуна, свинцовых аккумуляторов, цинка, меди, никеля, предприятия по добыче фосфоритов, апатитов, горючих сланцев, железных руд, а также скотобазы.

Класс III - ширина с.-з.з. 300м. Это предприятия по произв. битума, лака, олифы, пенопласта, фасонного литья,  ртути, стеклянной ваты, отбельные производства, предпр.  по обработке  сырых меховых шкур, сырых кож, мойке шерсти, заводы антибиотиков и бойни.

Класс IV - ширина с.-з.з. 100м. Это предприятия по производству битума, мыла, парфюмерии, порошкообразных моющих средств, машин и приборов электротехники, кабеля, котлов, электродов, по добыче соли, по производству камней и бетонных изделий, фарфорофаянсовых и огнеупорных изделий, стекла, тканей, сыроварению и копчению мяса и рыбы, переработке овощей.

Класс V - ширина с.-з.з. 50м. Это предприятия по производству углекислоты, полиграфических красок, щелочных аккумуляторов, типографии, мебельные и швейные фабрики, предприятия по производству ковров, хлебзаводы, кондитерские, чаеразвесочные и макаронные фабрики и заводы по производству вина и пива.

3. Для уменьшения вредных действий выхлопных газов организуются движение автомобилей, особенно грузовых, по обходной, кольцевой дороге, переводят их на газобаллонное топливо, устанавливают катализатор для улавливания и очистки выхлопных газов, вводится одностороннее движение, до минимума сокращают остановки машин у светофоров.

4. В сельском хозяйстве важной задачей является создание малотоксичных пестицидов и минеральных удобрений, способных оказывать избирательное действие только на вредных насекомых и на сорняки.

5. Должна быть проведена очень большая работа по замене устаревших технологий на более прогрессивные, экологически чистые, по внедрению безотходного и малоотходного производства, кооперирование предприятий различных отраслей, когда отходы одних явятся сырьем для других.