Реферат: Охрана природы

Содержание

1.Вклад в науку.Дарвин Чарльз – английский естествоиспытатель.

2.Правовые основыохраны и рационального использования недр. Мониторинг геологической среды.

3.Экологическийпаспорт предприятия.

4.Использованиеальтернативных видов топлива.

5.Основные методыочистки воздуха от газа.

1вопрос. Вклад в науку. Дарвин Чарльз — английский естествоиспытатель

На Земле существуют неменее 2 млн. видов животных, до 0, 5 млн. видов растений, сотни тысяч видовгрибов и микроорганизмов. Как возникло великое многообразие видов иприспособленность их к среде обитания? Ответ дает научная теория эволюции живойприроды, основы которой в 19 в. Заложил великий английский ученый ЧарльзДарвин.

Возникновение учения Ч.Дарвина способствовали общественно-экономическиепредпосылки. В первой половине19 в. в странах Западной Европы, особенно в Англии, интенсивно развивалсякапитализм, который дал импульс развитию науки, промышленности, техники. Спроспромышленности на сырье растущих городов, на продукты питания способствовалразвитию сельского хозяйства.

Другая предпосылкапоявления дарвинизма — успехи естественных наук.Описания систематических группживых организмов приводили к мысли о возможности их родства. У многих животныхсравнением установили единый план в строении тела и органов. Исследованияранних стадий развития зародышей хордовых выявили их поразительное сходство.Изучение ископаемых растений и животных раскрыло последовательную сменунизкоорганизованных форм жизни более высокоорганизованными.Обширные материалызаморских экспедиций, выведение новых пород животных и сортов растений не согласовывалисьс метафизическим мировоззрением. Нужен был гениальный ум, который сумел быобобщить огромный материал в свете определенной идеи, связать стройной системойрассуждений. Таким ученым оказался Чарльз Дарвин (1809-1882).

С детства Ч. Дарвинувлекался сбором коллекций, химическими опытами, наблюдениями за животными.Студентом изучал научную литературу, овладел методикой полевых исследований. Ч.Дарвин на корабле «Бигл»(англ. -ищейка) совершил кругосветноепутешествие. Он исследовал геологическое строение, флору и фауну многих стран,отправил в Англию огромное количество коллекций.

В Южной Америке,сравнив найденные останки вымерших животных ссовременными, Ч. Дарвинпредположил их родство. На Галапагосских островах он нашел нигде более невстречающиеся виды ящериц, черепах, птиц. Они близки к южноамериканским. Галапагосскиеострова вулканического происхождения, и потому Ч. Дарвин предположил, что наних виды попали с материка и постепенно изменились. В Австралии егозаинтересовали сумчатые и яйцекладущие, которые вымерли в других местах земногошара. Австралия как материк обособилась, когда еще не возникли высшиемлекопитающие. Сумчатые и яйцекладущие развивались здесь независимо от эволюциимлекопитающих на других материках. Так постепенно крепло убеждение визменяемости видов и происхождении одних от других. Первые записи опроисхождении видов Дарвин сделал во время кругосветного путешествия.

После путешествияДарвин в течение 20 лет упорно работал над созданием эволюционного учения иопубликовал его в труде «Происхождение видов путем естественного отбора,или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь»(1859). Вдальнейших произведениях Дарвин развивал и углублялразличные стороны основнойпроблемы — происхождение видов. В книге «Изменение домашних животных икультурных растений» на огромном фактическом материале он показалзакономерности эволюции пород домашних животных и сортов культурных растений.

В труде«Происхождение человека и половой отбор» Дарвин применилэволюционнуютеорию для объяснения происхождения человека от животных.

Дарвину принадлежаткапитальные труды по ботанике, зоологии и геологии, в которых детальноразработаны отдельные вопросы эволюционной теории.

Главная заслуга Дарвинав том, что он раскрыл движущие силы эволюции. Онматериалистически объяснилвозникновение и относительный характер приспособленности действием толькоестественных законов, без вмешательства сверхъестественных сил. Учение Дарвинав корне подрывало метафизические представления о постоянстве видов и сотворенииих богом. Каковы же движущие силы эволюции пород домашних животных, сортовкультурных растений и видов в дикой природе?

Движущие силы эволюциипород и сортов — наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.Дарвин установил, что различные породы животных и сорта культурных растенийсозданы человеком в процессе искусственного отбора. Из поколения в поколениечеловек отбирал и оставлял на племя особей с каким-либо интересным для негоизменением, обязательно наследственным, и устранял других особей отразмножения. В результате были получены новые породы и сорта, признаки исвойства которых соответствовали интересам человека.

Нет ли подобногопроцесса в природе? Организмы размножаются вгеометрической прогрессии, но до половозрелогосостояния доживают относительно не многие. Значительная часть особей погибает,не оставив потомства совсем или оставив малое. Между особями как одного вида,так и разных видов возникает борьба за существование, под которой Дарвинпонимал сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями окружающейсреды. Он имел в виду «не только жизнь одной особи, но и успех ее вобеспечении себя потомством».

Следствием борьбы засуществование является естественный отбор. Этим термином Дарвин назвал«сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений иуничтожение вредных».

Борьба за существованиеи естественный отбор на основе наследственной изменчивости является, поДарвину, основными движущими силами(факторами)эволюции органического мира.

Индивидуальные наследственныеуклонения, борьба за существование и естественный отбор в длинном рядупоколений приведут к изменению видов в направлении все большей приспособленностик конкретным условиям существования. Приспособленность организмов всегдаотносительна.

Другим результатоместественного отбора является многообразие видов, населяющих Землю.На основедарвинизма перестраивались все отрасли биологической науки.

Палеонтология сталавыяснять пути развития органического мира; систематика

— родственные связи ипроисхождение систематических групп; эмбриология — устанавливать общее встадиях индивидуального развития организмов в процессе эволюции; физиологиячеловека и животных — сравнивать их жизнедеятельность и выявлять родственныесвязи между ними.

В начале 20 в. началосьэкспериментальное изучение естественного отбора, быстро развивались генетика,экология. Идеи Дарвина в России встретили поддержку передовой интеллигенции. Ввузах либеральная часть профессуры перестраивала курс зоологии и ботаники всвете дарвинизма. Появились статьи вжурналах, освещавшие учение Дарвина. В 1864 г. «Происхождение видов» впервыебыло опубликовано на русском языке.

2вопрос. Правовые основы охраны и рационального использования недр. М/>ониторинг геологической среды

Право окружающей средыявляется комплексной отраслью в системе российского права. Иногда ее называютсуперотраслью. При оценке данной отрасли важно иметь в виду, что она включает всебя ряд самостоятельных отраслей права, признанных в таком качестве, –земельное, водное, горное, воздух охранительное, лесное и фаунистическое.

Недра представляютсобой часть земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при егоотсутствии – ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающейсядо глубин, доступных для геологического изучения и освоения (Закон РФ от 21февраля 1992 г. № 2395-1 «О недрах»)

Недра в границахтерритории России, включая подземное пространство и содержащиеся в недрахполезные ископаемые, энергетические и иные ресурсы, являются государственнойсобственностью. Вопросы владения, пользования и распоряжения недрами находятсяв совместном ведении России и субъектов Федерации. Участки недр не могут бытьпредметом купли-продажи, дарения, наследования, вклада, залога или отчуждатьсяв иной форме. Права пользования недрами могут отчуждаться или переходить отодного лица к другому в той мере, в какой их оборот допускается федеральнымизаконами.

Добытые из недрполезные ископаемые и иные ресурсы по условиям лицензии могут находиться вфедеральной государственной собственности, собственности субъектов Федерации,муниципальной, частной и в иных формах собственности.

Государственный фонд недрсоставляют используемые участки, представляющие собой геометризованные блокинедр, и неиспользуемые части недр в пределах территории России и ееконтинентального шельфа.

Основной задачей государственногорегулирования отношений недропользования является обеспечение воспроизводстваминерально-сырьевой базы, ее рационального использования и охраны недр винтересах нынешнего и будущих поколений народов России. Реализация общейфедеральной политики недропользования возлагается на федеральный орган управлениягосударственным фондом недр и его территориальные подразделения по согласованиюс субъектами Федерации.

Управление государственнымфондом недр в настоящее время возложено на Федеральное агентство понедропользованию, подведомственное Министерству природных ресурсов РФ.

Закон «О недрах» (ст.23) определяет основные требования по рациональному использованию и охране недр.Это:

– соблюдение установленногозаконодательством порядка предоставления недр в пользование и недопущениесамовольного пользования недрами;

– обеспечение полнотыгеологического изучения, рационального комплексного использования и охранынедр;

– проведениеопережающего геологического изучения недр, обеспечивающего достоверную оценкузапасов полезных ископаемых или свойств участка недр, предоставленного впользование в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых;

– проведениегосударственной экспертизы и государственный учет запасов полезных ископаемых,а также участков недр, используемых в целях, не связанных с добычей полезныхископаемых;

– обеспечение наиболееполного извлечения из недр запасов основных и совместно с ними залегающихполезных ископаемых и попутных компонентов;

– достоверный учетизвлекаемых и оставляемых в недрах запасов основных и совместно с нимизалегающих полезных ископаемых и попутных компонентов при разработкеместорождений полезных ископаемых;

— охрана месторожденийполезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других факторов,снижающих качество полезных ископаемых и промышленную ценность месторожденийили осложняющих их разработку; — предотвращение загрязнения недр припроведении работ, связанных с пользованием недрами, особенно при подземномхранении нефти, газа или иных веществ и материалов, захоронением вредныхвеществ и отходов производства, сбросе сточных вод;

— соблюдениеустановленного порядка консервации и ликвидации предприятий по добыче полезныхископаемых и подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых; предупреждениесамовольной застройки площадей залегания полезных ископаемых и соблюдениеустановленного порядка использования этих площадей в иных целях;

— предотвращение накопленияпромышленных и бытовых отходов на площадях водосбора и в местах залеганияподземных вод, используемых для питьевого или промышленного водоснабжения.

Геологическая среда–верхняя часть литосферы, находящаяся в пределах интенсивного влияния инженерно-хозяйственнойдеятельности. Поэтому для построения мониторинга литосферы в первую очередьвстает задача построения мониторинга геологической среды, который внастоящее время назван геоэкологическим мониторингом.

Главными целямипрограммы геоэкологического мониторинга являются, во-первых, получение,хранение и обработка информации о современном состоянии, свойствах, структурегеологической среды, а также о типах и интенсивности её изменений, вызванных впервую очередь процессами техногенеза; во-вторых, использование полученнойинформации для выяснения причин активизации природно-техногенных процессов исоставления прогнозов их развития, в-третьих, обеспечение информацией огеологической среде, мероприятий по охране, рациональному использованию иуправлению природной средой, рациональное использование возобновимых и особенноневозобновимых ресурсов, защита литосферы в кратко- и долгосрочной перспективе.

По объектам наблюдениягеологический мониторинг подразделяется на:

— мониторинг горныхпород,

— мониторинг подземныхвод,

— мониторинг недр,

— мониторинг рельефа.

Оценка и изучениетехногенных изменений состава, структуры и свойств горных пород имеет важноеэкологическое значение.

Интенсивное техногенноевоздействие на природные комплексы (орошение, осушение, разработка полезныхископаемых, развитие перерабатывающих производств) определяет повышеннуюнагрузку, в частности, на подземные воды.

Мониторинг подземныхвод по целям (охрана подземных вод от истощения и загрязнения) принципиальноотличен от мониторинга поверхностных вод. В то же время подземные воды, являясьнаиболее динамичной частью литосферы, гидравлически связаны с поверхностными,что требует обязательного методического единства контроля уровненного,химического и термического режима тех и других. К определению количественныххарактеристик этих трёх режимов как в пространстве, так и во времени и сводитсямониторинг подземных вод. В настоящее время недра это не только источникминерально-сырьевых ресурсов, но и место размещения и захоронения промышленныхи хозяйственно-бытовых отходов, хранилищ нефти и газа, среда возведенияподземных сооружений, создания заповедников и памятников природы. Разноцелевоеи с каждым годом всё более интенсивное освоение подземного пространстваоказывает значительное воздействие на экосистемы и все их компоненты.

Функциональногеологический мониторинг состоит из трех подсистем:

1)        Подсистемаполучения информации о структуре и свойствах геологической среды.

2)        Подсистеманаблюдения и контроля за изменениями состояния геологической среды.

3)        Подсистемаоценки и прогноза состояния геологической среды.

Реализациягеоэкологического мониторинга позволяет:

— по другому осмыслитьи пересмотреть существующую структуру организации работы и, в первую очередь,геоэкологических изысканий и исследований;

— увязать всепроводимые геоэкологические исследования в единую систему с основной задачей –охрана и рациональное использование природной среды;

— конкретизировать целии задачи отдельных видов исследований и целых направлений;

— выделятьпервоочередные проблемы и задачи геоэкологических исследований и соответственноперераспределять объемы финансирования и использования недр.

3вопрос. Экологический паспорт предприятия

Экологический паспортпредприятия — нормативно-технический документ,содержащий характеристику взаимоотношений предприятия с окружающей средой.Содержит общие сведения о предприятии, используемом сырье, описаниетехнологических схем выработки основных видов продукции, схем очистки сточныхвод и аэровыбросов и т.д., а также перечень планируемых мероприятий,направленных на снижение нагрузки на окружающую среду. Экологический паспортпромышленного предприятия используется в целях государственного экологическогоконтроля.

Структураэкологического паспорта определяется ГОСТ 17.0.0.04-90 «Охрана природы.Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения»[50а].

В экологическомпаспорте предприятия отражены его экономические, технологическиехарактеристики, вопросы использования природных ресурсов и воздействия наокружающую среду.

Краткаяприродно-климатическая характеристика района расположения предприятия включает:

— характеристикуклиматических условий;

— характеристикусостояния воздушного бассейна, включая фоновые концентрации в атмосфере;

— характеристикуисточников водозабора и приемников сточных вод, фоновый химический состав водводных объектов.

Природно-климатическаяхарактеристика составляется на основе данных Государственных кадастров иежегодников качества атмосферного воздуха и поверхностных вод суши, а такжебазовой информации о соответствующей биогеохимической провинции.

Краткую характеристикупроизводства, сведения о продукции иллюстрируют балансовой схемой материальныхпотоков, что позволяет оценить потенциальные источники потерь, неполногоиспользования сырья и загрязнения окружающей среды.

В описание характераиспользования земельных ресурсов наряду с землями, отведенными под здания исооружения, непременно включают земельный отвод под хранилища отходов,накопители сточных вод, а также размер санитарно-защитной зоны и озелененныхучастков. Характеристика сырья, используемых материальных и энергетическихресурсов включает сведения о химическом составе сырья и энергоресурсов и ихрасходе — годовом и на единицу производимой продукции, что позволяет оценитьэнерго- и материалоемкость производства.

Характеристика выбросовв атмосферу отражает состав, качественное и количественное содержаниезагрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в выбросах предприятия.

Отдельно в виде справкис указанием времени, объемов и состава приводят данные о залповых выбросах ватмосферу загрязняющих веществ.

Этот разделпредставляет собой базу данных для расчета величины ущерба от загрязненияатмосферы и платежей за нормативные, сверхнормативные и залповые выбросы. Крометого, информация раздела учитывается при разработке локальных программоперативного мониторинга атмосферного воздуха.

Характеристикаводопотребления, водоотведения, состояния водоочистных сооружений отражаетобъемы, удельные нормативы, состав, качественные и количественныехарактеристики содержания загрязняющих веществ в сточных водах предприятия.Отдельно в виде справки с указанием времени, объемов и состава приводят данныео залповых и аварийных сбросах (сливах) загрязняющих веществ, в том числе впочву, водные объекты, канализационные сети, на очистные сооружения,отстойники, отдельные емкости и т.п.

На основании данныхэтого раздела рассчитывают величины ущерба от загрязнения гидросферы и платежейза сбросы сточных вод.

Характеристику отходов,перечень полигонов и накопителей, предназначенных для захоронения(складирования), приводят с учетом данных о технологическом процессе, в которомобразуются отходы, их физико-химических параметров, классе опасности,обезвреживании и использовании на предприятии.

Отдельно в виде справкис указанием времени, объема, состава и места приводятся данные о внеплановых иаварийных случаях сброса в почву, в водные объекты, вывоза, захоронения(складирования) загрязняющих веществ.

Сведения орекультивации нарушенных земель с указанием целей рекультивации приводятся вотдельном приложении.

Сведения о транспорте,с описанием внутризаводского транспорта, приводят с учетом характеристикипередвижных средств, среднегодового пробега, удельных и годовых выбросов (включаяСО, оксиды азота, углеводороды, пары топлива, тетраэтилсвинец, полициклическиеуглеводороды, сажу).

Оценка воздействия наокружающую среду осуществляется предприятием на основании действующихнормативно-технических документов.

Сведения об эколого-экономическойдеятельности предприятия включают данные о затратах на природоохранныемероприятия, их эффективности и основываются на действующих методах оценки.

Данные о платежахпредприятия за загрязнение окружающей среды, порядок определения и применения нормативовплаты за выбросы (сбросы) приводят в специальном разделе.

Составлениеэкологического паспорта требует проведения инвентаризации источниковвоздействия на окружающую среду на территории предприятия. На основании учетаисточников разрабатываются меры контроля и поэтапного снижения воздействия.

4вопрос. Использование альтернативных видов топлива

История развитиячеловечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии.Издавна в качестве основных источников энергии, использовались дрова (и сейчастоже), торф, древесный уголь, вода, ветер. Также с древнейших времен известныуголь и нефть.

Историянефти насчитывает тысячи лет. Различные памятники древности свидетельствуют отом, что Она применялась задолго до нашей эры. Так, обнаружены (раскопками)следы нефтяного промысла, существовавшего за 6-4 тысячи лет до нашей эры наберегу Ефрата. Нефтяная смола здесь применялась в качестве цемента припостройке города УР и как гидроизоляция при возведении тоннеля под рекойЕвфрат.

Практическая ценностьтоплива определяется количеством теплоты, выделяющимся при его полном сгорании.

(Так при сгорании 1 кгдревесины выделяется теплота, равная 10,2 мДж/кг, каменного угля -22 мДж/кг,бензина — 44 мДж/кг.)

Основной недостатокприродного топлива — его крайне медленнаявосполняемость. Существующие нынезапасы образовывались десятки и сотни миллионов лет назад. В тоже время добычатоплива непрерывно увеличивается.

Шведские ученыеполагают, что бытующее представление об общемировых природных запасах нефти вразмере 18 трлнбарр., из которых до настоящего времени был израсходован только1 трлн, является «совершенно нереалистичным». Согласно их данным, внастоящий момент мировые запасы нефти составляют всего 3,5 трлнбарр. Еслиучесть, что ежегодно человечество потребляет около 25 млрд. барр. нефти и этацифра имеет тенденцию к росту, предположение, что кризис ресурсов возможен ужев ближайшие 2-3 десятилетия, видится вполне обоснованным. По самымпессимистичным подсчетам Межправительственной группы по климатическимизменениям, мировые ресурсы нефти на данный момент составляют 5 трлнбарр.(03.10.2003)

Истощение не грозитгидроэнергетическим ресурсам — в отличие от органического топлива онинепрерывно возобновляются. Но гидроэнергетические ресурсы неспособны, датьнеобходимое количество энергии.

Вот почему важнейшейпроблемой энергетики стала проблема изыскания новых источников энергии, вчастности ядерной энергии, энергии солнечного излучения, внутреннего теплаЗемли.

Одним из перспективныхисточников энергии является водород. Его выделяют из обыкновенной воды, и этоне единственный способ его получения, он хорошо хранится и транспортируется вгазообразном, жидком и твердом виде. Газ удобно хранить в подземных хранилищах,жидкость — в резервуарах. Одного резервуара объемом 3500м в кубе хватало бы дляснабжения энергией в течение целого года небольшого городка с 20-ти тысячнымнаселением.

Для того чтобы получатьводород в больших количествах необходимо в дали от населенных пунктов на берегуморя можно поставить мощные атомные, а в будущем термоядерные реакторы. Приэтом энергия атома пойдет не только для производства электроэнергии, но и наразложение воды. По одному трубопроводу диаметром 900 мм можно передатьэнергопоток мощностью свыше 12000 мВт.

Учёные Научно-исследовательскогоинститута энергетики США работают над проектом сверхпроводящей энергосети длядоставки электричества и водородного топлива по всей стране. Способность кпередаче больших объёмов энергии и доставка альтернативного топлива — водорода– делает новую сеть очень перспективной сетью. Её внедрение значительноускорило бы отказ от традиционного сжигания углеводородов.

Переход на водородноетопливо имеет и еще одну привлекательную сторону. Если каменный уголь, нефть,газ расходуется безвозвратно, то водород может участвовать в круговоротеэнергии сколько угодно: сгорая, он, превращается в водяной пар, затем в воду.

Все идет к тому, чтоосновным топливом в автомобильных двигателях станет электричество. Вот толькокак его получить? По всей видимости, самым эффективным, компактным и безвреднымспособом является использование водорода в так называемых топливных элементах.

Топливный элемент — этоэлектрохимическое устройство, которое превращает топливо в электричество безгорения. В качестве топлива можно использовать природный газ, метанол, бензинили нефть. При работе топливный элемент выделяет только тепло и водяной пар.

Идея их использованияне так уж и нова. Еще в 1839 году англичанин сэр Уильям Гроув разработалпринципы их функционирования. Начиная с 60-х NASA стала использовать щелочныетопливные элементы в космосе. И уже сейчас серийно выпускаются электростанциина топливных элементах с мощностью до 200 кВт.

У топливных элементовесть несколько больших преимуществ. Во-первых, они намного более эффективны посравнению с любыми другими способами генерации электрической энергии, особенно- с двигателями внутреннего сгорания. Электроэнергия в элементах вырабатываетсянепосредственно из химических реакций. В этом случае не требуется промежуточныхмеханических звеньев, использующихся в большинстве электростанций и снижающихэффективность. Кроме того, следует отметить экологическую чистоту и удобствотопливных элементов. Они не выделяют токсичных веществ и работают практическибесшумно.

Пока что получениеводорода современными методами (из природного газа или электролизом воды)требует больше энергии, чем полученный водород может дать. Тем не менее, послеисчерпания месторождений источников нефти и газа он может стать единственнымдоступным видом автомобильного топлива. Именно по этой причине, практически всекрупные автомобильные компании вкладывают в разработку двигателей на водородеогромные средства.

Также на сегодняшнийдень в науке уже много лет разрабатывается проблема использования для целей энергетикитермоядерных реакций как гигантских источников энергии. Ученые стремятсянаучиться контролировать ход термоядерной реакции. О величине термоядернойэнергии можно судить по такому сравнению: вступление в синтез 1 г. изотоповводорода эквивалентно сгоранию 10 тонн бензина.

Но и здесь есть своиподводные камни, для того чтобы осуществить термоядерную реакцию нужнопостроить огромный завод, оснастить его надежным оборудованием и высококвалифицированной рабочей силой, что, как нам известно, не очень дешево, и этовсе, если не брать проблемы бюрократического и экологического характера.

Так что сейчас учеловечества есть много путей, по которым можно пойти. Кроме рассмотренных вэтой работе вариантов есть и многие другие пути, которые уже разработаны илиеще разрабатываются, но не рассмотрены в этой работе и решать по какому путипойдет население планеты предстоит решать новым ученым, изобретателям иинженерам, возможно выпускникам МГАТХТ.

5вопрос. Основные методы очистки воздуха от газа

В настоящее времяразработано и опробовано в промышленности большое количество различных методовочистки газов от технических загрязнений: NOx, SO2, H2S, NH3, оксида углерода,различных органических и неорганических веществ.

Опишем эти основныеметоды и укажем их преимущества и недостатки.

Абсорбционный метод.

Абсорбция представляетсобой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе.Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случаеприменяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют дляабсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнительв чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в техслучаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продуктаили полупродукта. В качестве примеров можно назвать: получение минеральныхкислот (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота впроизводстве азотной кислоты); получение солей (абсорбция оксидов азотащелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция воднымирастворами извести или известняка с получением сульфата кальция); другихвеществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и др.).

Схемы с многократнымиспользованием поглотителя (циклические процессы) распространены шире. Ихприменяют для улавливания углеводородов, очистки от SO2 дымовых газов ТЭС,очистки вентгазов от сероводорода железно-содовым методом с получениемэлементарной серы, моноэтаноламиновой очистки газов от CO2 в азотной промышленности.

В зависимости отспособа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные,барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

Наибольшеераспространение получили насадочные (поверхностные) и барботажные тарельчатыеабсорберы. Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемыйкомпонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химическивзаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3,NO2. Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO2, Cl2, H2S) используютщелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)2. Добавки химических реагентов вомногих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканиюхимических реакций в пленке. Для очистки газов от углеводородов этот метод напрактике используют значительно реже, что обусловлено, прежде всего, высокойстоимостью абсорбентов. Общими недостатками абсорбционных методов являетсяобразование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.

Адсорбционный метод.

Адсорбционный методявляются одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна отзагрязнений. Только в США введены и успешно эксплуатируются десятки тысячадсорбционных систем. Основными промышленными адсорбентами являютсяактивированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. Активированныйуголь (АУ) нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекуламадсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем многие другие сорбенты, иявляется одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках.Активированный уголь используют, в частности, для очистки газов от дурнопахнущих веществ, рекуперации растворителей и т.д.

Оксидные адсорбенты(ОА) обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам всилу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Ихнедостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОАотносят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

Следует отметитьэффективность очистки на активированных углях сотовой (ячеистой) структуры,обладающих улучшенными гидравлическими характеристиками. Такие сорбенты могутбыль получены нанесением определенных композиций с порошком АУ на вспененнуюсинтетическую смолу или вспениванием смеси заданного состава, содержащей АУ, атакже выжиганием наполнителя из смеси, включающей АУ вместе со связующим.

Еще одним направлениемусовершенствования адсорбционных методов очистки является разработка новыхмодификаций адсорбентов – силикагелей и цеолитов, обладающих повышеннойтермической и механической прочностью. Однако гидрофильность этих адсорбентовзатрудняет их применение.

Наибольшеераспространение получили адсорбционные методы извлечения из отходящих газоврастворителей, в том числе хлорорганических. Это связано с высокойэффективностью процесса очистки газов (95-99%), отсутствием химических реакцийобразования вторичных загрязнителей, быстрой окупаемостью рекуперационныхустановок (обычно 2-3 года) благодаря повторному использованию растворителей идлительным (до 10 лет) сроком службы АУ. Ведутся активные работы поадсорбционному извлечению из газов оксидов серы и азота. Адсорбционные методыявляются одним из самых распространенных в промышленности способов очисткигазов. Их применение позволяет вернуть в производство ряд ценных соединений.При концентрациях примесей в газах более 2-5 мг/м³, очистка оказываетсядаже рентабельной. Основной недостаток адсорбционного метода заключается вбольшой энергоемкости стадий десорбции и последующего разделения, что значительноосложняет его применение для многокомпонентных смесей.

Термическое дожигание.

Дожигание представляетсобой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредныхвеществ, главным образом органических, в практически безвредных или менеевредных, преимущественно СО2 и Н2О. Обычные температуры дожигания длябольшинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применениетермических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

При рассмотрениивозможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитыватьхарактер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащихсоединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходныйгазовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка. Термическоедожигание весьма эффективно при обезвреживании газов, содержащих токсичныевеществав виде твердых включений органического происхождения (сажа, частицыуглерода, древесная пыль и т.д.).

Важнейшими факторами,определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затратыэнергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции,калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогреваочищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет кзначительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс можетпротекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается толькоза счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительногоподогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальнуютрудность при использовании термического дожигания создает образованиевторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO2 и др.

Термические методышироко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений.Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью инизкимиэнергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожиганияпыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.

Термокаталитическиеметоды.

Каталитические методыгазоочистки отличаются универсальностью. С их помощью можно освобождать газы отоксидов серы и азота, различных органических соединений, монооксида углерода идругих токсичных примесей. Каталитические методы позволяют преобразовыватьвредные примеси в безвредные, менее вредные и даже полезные. Они даютвозможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальнымиконцентрациями вредных примесей, добиваться высоких степеней очистки, вести процесснепрерывно, избегать образования вторичных загрязнителей. Применениекаталитических методов чаще всего ограничивается трудностью поиска иизготовления пригодных для длительной эксплуатации и достаточно дешевыхкатализаторов. Гетерогенно-каталитическое превращение газообразных примесейосуществляют в реакторе, загруженном твердым катализатором в виде пористыхгранул, колец, шариков или блоков со структурой, близкой к сотовой. Химическоепревращение происходит на развитой внутренней поверхности катализаторов,достигающей 1000 м²/г.

В качестве эффективныхкатализаторов, находящих применение на практике, служат самые различныевещества – от минералов, которые используются почти без всякой предварительнойобработки, и простых массивных металлов до сложных соединений заданного составаи строения. Обычно каталитическую активность проявляют твердые вещества сионными или металлическими связями, обладающие сильными межатомными полями.Одно из основных требований, предъявляемых к катализатору — устойчивость егоструктуры в условиях реакции. Например, металлы не должны в процессе реакциипревращаться в неактивные соединения.

Современныекатализаторы обезвреживания характеризуются высокой активностью иселективностью, механической прочностью и устойчивостью к действию ядов итемператур. Промышленные катализаторы, изготавливаемые в виде колец и блоковсотовой структуры, обладают малым гидродинамическим сопротивлением и высокойвнешней удельной поверхностью.

Наибольшеераспространение получили каталитические методы обезвреживания отходящих газов внеподвижном слое катализатора. Можно выделить два принципиально различныхметода осуществления процесса газоочистки — в стационарном и в искусственносоздаваемом нестационарном режимах.

Биохимические методы.

Биохимические методыочистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовыватьразличные соединения. Разложение веществ происходит под действием ферментов,вырабатываемых микроорганизмами в среде очищаемых газов. При частом изменениисостава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться для выработки новыхферментов, и степень разрушения вредных примесей становится неполной. Поэтомубиохимические системы более всего пригодны для очистки газов постоянногосостава.

Биохимическуюгазоочистку проводят либо в биофильтрах, либо в биоскрубберах. В биофильтрахочищаемый газ пропускают через слой насадки, орошаемый водой, которая создаетвлажность, достаточную для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов.Поверхность насадки покрыта биологически активной биопленкой (БП) измикроорганизмов.

Микроорганизмы БП впроцессе своей жизнедеятельности поглощают и разрушают содержащиеся в газовойсреде вещества, в результате чего происходит рост их массы. Эффективностьочистки в значительной мере определяется массопереносом из газовой фазы в БП иравномерным распределением газа в слое насадки. Такого рода фильтры используют,например, для дезодорации воздуха. В этом случае очищаемый газовый потокфильтруется в условиях прямотока с орошаемой жидкостью, содержащей питательныевещества. После фильтра жидкость поступает в отстойники и далее вновь подаетсяна орошение.

В настоящее времябиофильтры используют для очистки отходящих газов от аммиака, фенола, крезола,формальдегида, органических растворителей покрасочных и сушильных линий,сероводорода, метилмеркаптана и других сероорганических соединений.

Плазмохимическиеметоды.

Плазмохимический методоснован на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вреднымипримесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных илискользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды наэлектрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесямиподвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой средеобразуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённыемолекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вреднымипримесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалениюSO2, NOx и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализацииSO2 и NOx, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH4)2SO4 иNH4NH3, которые фильтруются.

Плазмокаталитическийметод.

Это довольно новыйспособ очистки, который использует два известных метода – плазмохимический икаталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двухступеней. Первая – это плазмохимический реактор (озонатор), вторая — каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтногоразряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза,разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO2 и H2O. Глубинаконверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зонереакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкойочистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разрядеплазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадаетсяна активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ(активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные вплазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокомуокислению кислородом.

Преимуществом этогометода являются использование каталитических реакций при температурах, болеенизких (40-100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит кувеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (приконцентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.).

Недостатками данногометода являются:

большая зависимость отконцентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5мг/м³,

при большихконцентрациях вредных веществ(свыше 1 г/м³) стоимость оборудования иэксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении стермокаталитическим методом.

Фотокаталитическийметод.

Сейчас широко изучаетсяи развивается фотокаталитический метод окисления органических соединений. Восновном при этом используются катализаторы на основе TiO2, которые облучаютсяультрафиолетом. Известны бытовые очистители воздуха японской фирмы «Daikin»,использующие этот метод. Недостатком метода является засорение катализаторапродуктами реакции. Для решения этой задачи используют введение в очищаемуюсмесь озона, однако данная технология применима для ограниченного составаорганических соединений и при небольших концентрациях.

Литература

1.С. Калверта и Г. Инглунда. Защитаатмосферы от промышленных загрязнений. Справочник “Металлургия”, Москва, 1991

2.А.Г. Нецветаев.Экологическое право. МГУ.2006

3.Дьяконов К.Н., ДончеваА.В.Экологическое проектирование и экспертиза.«Аспект-Пресс», 2005 г.

4.Горелов А. А. Экология.«Академия», 2006 г.

5.В.И.Коробкин,Л.В.Передельский.Экология в вопросах и ответах. Учебное пособие. Феникс, 2005г.

6.Ю.Л.Хотунцев. Экология иэкологическая безопасность. Учебное пособие для студентов высших педагогическихучебных заведений. Академия, 2004 г.