🗊Презентация Прикладная экология в системе экологических наук

Введение в прикладную экологию. Прикладная экология в системе экологических наук.

Объект прикладной экологии В самом широком смысле в качестве объекта прикладной экологии выступает совокупность всех частных объектов экологических изысканий, взаимосвязанных в рамках геоэкологического пространства — места обитания и жизнедеятельности человека на Земле, которое он эксплуатирует, преобразует и намерен использовать в будущем. В данном определении присутствуют следующие элементы: 1) материальные тела, под которыми подразумеваются частные объекты экологических изысканий; 2) указание на их взаимосвязь; 3) территориальная привязка в рамках геоэкологического пространства, предполагающая его определение.

Объект прикладной экологии Следовательно, в качестве объекта исследования прикладной экологии выступает совокупность всех субъектов и объектов антропогенного воздействия, а также населения, взаимосвязанных в рамках геоэкологического пространства, и их экологические отношения. Для прикладной экологии особый интерес представляют именно характеристики экологических отношений: в частности, воздействия могут быть охарактеризованы такими признаками, как сила, продолжительность, интенсивность, характер, механизм, а также рядом пространственных признаков — направление (векторная величина), область распространения (с пространственными границами) и др.

Объект прикладной экологии Прикладная экология изучает экологические отношения совокупности многочисленных субъектов и объектов антропогенного воздействия. Субъекты антропогенного воздействия — это многочисленные рукотворные образования, созданные и функционирующие в результате жизнедеятельности человека, оказывающие воздействие на окружающую человека среду и приводящие к изменению ее экологических свойств. На местном уровне они представлены множеством предприятий, сооружений, комбинатов, заводов, фабрик, карьеров, шахт, рудников, нефте- и газопромыслов, населенных пунктов, транспортных артерий, сельскохозяйственных, лесных, охотничьих, рыболовных угодий, а на планетарном уровне они образуют особую целостную оболочку, вышедшую за пределы биосферы и развивающуюся относительно нее автономно (техносфера или антропогенной сферой).

Объект прикладной экологии Общий объект антропогенного воздействия — не только приодная (естественная) ОС и измененная человеком (со всем, что им привнесено в нее — техногенными примесями в атмосферном воздухе и водах, рельефоидами, производными растительными сообществами и т.п.), но и искусственная ОС (учитывая воздействие CAB друг на друга), т.е. все то, что составляет целостное окружение человека и воздействует на его здоровье, условия жизни и хозяйственной деятельности. На планетарном уровне объекты антропогенного воздействия представлены географической оболочкой, а на локальном — многочисленными и разнообразными (естественными и естественно-антропогенными) ландшафтами.

Геоэкологическое пространство Геоэкологическое пространство представляет собой место обитания и жизнедеятельности человека на Земле, которое он эксплуатирует, преобразует и намерен использовать в будущем. Но геоэкологическое пространство — это не только место обитания и жизнедеятельности человека на Земле, но и область, в которой осуществляется тесное экологическое взаимодействие субъектов и объектов антропогенного воздействия.

Прикладная экология рассматривает не только негативные, но и положительные воздействия сторон, что и позволяет включить в круг ее интересов вопросы ресурсоведения, а также охраны природы и рационального природопользования. Между воздействиями и ответными реакциями существует тесная взаимосвязь, которая может носить разный характер: 1) прямой связи — когда увеличение воздействия одной из сторон обусловливает повышение реакции (или отклика) на это воздействие другой; 2) количественно нарастающей нелинейной связи как следствие закона внутреннего динамического равновесия (по Н.Ф. Реймерсу и А.А. Чибилеву), когда слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в другие и во всей системе в целом (подобные «каскадные» реакции обычно связаны с уязвимым звеном (компонентом) в системе); 3) количественно убывающей нелинейной связи, когда сильное воздействие может привести лишь к слабой реакции или вообще к видимому отсутствию таковой, что обычно указывает на сильные «буферные» или защитные звенья в системе.

Экологические отношения Экологические отношения — это отношения между многочисленными субъектами и объектами антропогенного воздействия, реализующиеся в пределах геоэкологического пространства и отрезка времени и выражающиеся в виде взаимных воздействий друг на друга и ответных реакций каждой из сторон на воздействие противоположной стороны.

Экологические отношения Ю.Д.Дмитревский (1995), рассматривая в качестве двух сторон экологических отношений общество и природу, выделяет восемь составляющих экологических отношений: 1) влияние окружающей природы на человеческий организм; 2) влияние всего комплекса ОС (и не только природной) на человека как индивидуума; 3) влияние всего комплекса природных условий на человеческое общество; 4) влияние измененной природной (т.е. техногенной) среды на человеческое общество; 5) влияние географической и социальной среды на производство; 6) влияние человеческого общества, производства на природу; 7) влияние социокультурной и этнической среды общества на природу; 8) влияние природы на социокультурную и этническую среду.

Экологические отношения В рамках экологических отношений все воздействия характеризуются особым механизмом. Под механизмом воздействия любого субъекта следует понимать способ передачи его от субъекта в ту часть объекта, которая в первую очередь и наиболее им подвергнута, а также способ его дальнейшего распространения на остальные части этого и другие объекты, учитывая при этом все изменения природы самого воздействия. Последнее означает, что в процессе распространения первичное воздействие по своей природе, например химическое, вызывает целый ряд воздействий, которые в итоге могут охватить не только большую территорию, но оказаться уже не только химическими, но и физическими, механическими, биологическими, т.е. изменить свою первоначальную сущность.

Экологические отношения Таким образом, первичное воздействие, влияя на среду (любой ее компонент) и биоту (любую ее часть), неизбежно изменяет физические параметры, химический состав, видовое разнообразие и биопродуктивность природной системы, т. е. вторичные (или производные от первичного) воздействия являются уже физическими, химическими и биологическими.

Экологические отношения Первичными считаются воздействия, непосредственно исходящие от субъекта в ближайшее окружение (геокомпонент природной системы, группа населения), а возникающие вследствие этого воздействия, распространяющиеся далее и изменяющиеся по своей природе, являются вторичными. Первичные воздействия исходят от непосредственного источника воздействия: например, если субъект антропогенного воздействия — предприятие и происходящие на нем производственно-технологические процессы, то конкретный источник, от которого начинается «отсчет» воздействия на среду, — выходное отверстие дымовой трубы, откуда с определенной скоростью поступает нагретая до определенной температуры газовая смесь, содержащая то или иное количество загрязняющих веществ.

Экологические отношения Прикладная экология нацелена на изучение экологических отношений совокупности многочисленных субъектов и объектов антропогенного воздействия, взаимно связанных друг с другом в рамках геоэкологического пространства. Это объект экологических исследований.

Экологические отношения Все экологические свойства субъектов и объектов антропогенного воздействия могут быть сведены всего к двум группам: 1) воздействиям каждого из субъектов на противоположную сторону и 2) реакциям или откликам объектов противоположной стороны на эти воздействия. Поэтому, во-первых, в качестве предмета изучения экологии выступают явные и временно скрытые экологические свойства субъектов и объектов антропогенного воздействия. А, во-вторых, для всех образований антропогенного, природного и смешанного происхождения имеется общее геотопологическое свойство — местоположение субъектов и объектов во взаимодействии человека с окружающей средой относительно друг друга, ибо оно, с одной стороны, определяет их искомые и исследуемые экологические свойства, а с другой, — является непременным атрибутом каждого из субъектов и объектов экологических отношений.

Экологические отношения Именно пространственный аспект отличает ландшафтно-экологические исследования от экологических изысканий в других научных областях (физика, химия, медицина, социология и др.), сводясь в конечном счете к анализу взаимного расположения объектов и субъектов взаимодействия человека с окружающей средой и основываясь на изучении рельефа земной поверхности как набора местоположений тех и других. Осознание общности объекта и предмета экологии выступает в виде ядра интеграции наук о Земле и всех естественных и социальных наук — наук о человеке, обществе и производстве.

Экологические отношения Субъекты и объекты антропогенного воздействия, а также население, с точки зрения своих геотопологических свойств, занимают определенное место с присущей ему формой (конфигурацией, ареалом) и положение относительно друг друга, а также естественных и антропогенных потоков вещества и энергии, что позволяет их сравнивать.

Экологические исследования Не все экологические свойства субъектов и объектов антропогенного воздействия проявляются в рамках обычных (традиционных) экологических отношений — часть из них как бы скрыта (латентна) или потенциально опасна и «раскрывается» (а может и не «раскрыться») лишь в экстремальных ситуациях. Так, некоторые субъекты антропогенного воздействия в рамках обычного технологического процесса оказывают вполне определенный круг хорошо изученных воздействий, но в аварийных условиях на первый план могут выйти гораздо более сильные, технологически не предусмотренные воздействия; наиболее яркие примеры — авария Чернобыльской АЭС и целый ряд аварий на нефте-, газопроводах.

Экологические исследования Именно с точки зрения скрытых экологических свойств или потенциальной экологической опасности и следует подходить к изучению прочих, неэкологических свойств субъектов и объектов антропогенного воздействия, включая специфику и особенности их функционирования (производившаяся продукция, потребляемое сырье, вода, кислород, технология производства, физико-географические и геологические условия, факторы и процессы и др.). Кроме того, человек и общество в целом также обладают экологическими и геотопологическими свойствами. К экологическим свойствам относятся не только показатели здоровья, заболеваемости и продолжительности жизни населения, но и его социальная и хозяйственная активность, накопленный экологический опыт населения, стереотипы экологического поведения в природе, быту и на производстве, а также многое другое, что в конечном итоге определяет характер природопользования и принимаемые экологически значимые решения.

Экологические исследования Для изучения особенностей (свойств, характеристик) экологического воздействий также необходимо тщательное предварительное исследование той части геоэкологического пространства, в которой реализуются данные экологические отношения: особенно важно знать кинематические параметры существующих в нем потоков вещества и энергии (направление, скорость и повторяемость ветров и морских течений, направление и интенсивность поверхностного и подземного стока, объем и частота схода лавин, селе­вых потоков и т.д.).

Экологические исследования Необходимые для ландшафтно-экологических исследований сведения о физико-географической обстановке, климате, поверхностных и подземных водах, почвах и материнских породах, растительности, животном мире, промышленных сооружениях и особенностях их строительства и эксплуатации, населенных пунктах и особенностях функционирования коммунального хозяйства и т. п., представляют собой результаты исследования других наук (физическая, экономическая, социальная географии, частные географические и биологические дисциплины, геология, технические науки и др.). Экологии они необходимы для оценки набора, характера и интенсивности входных динамических воздействий окружающей среды в целом и конкретного ближайшего окружения на изучаемый ландшафт (геосистему) или субъект антропогенного воздействия (предприятие, сельскохозяйственное угодье и т.п.), и, кроме того, эти сведения используются для оценки фоновых экологических свойств окружающей среды.

Экологические исследования Только оценив фоновые экологические свойства окружающей среды, можно охарактеризовать экологическую ситуацию (состояние, обстановку) в конкретных объектах антропогенного воздействия — отдельно взятых ландшафтах. Взаимодействие окружающей среды с субъектами антропогенного воздействия проявляется в форме экологических процессов. Экологические процессы характеризуют движение (а не развитие) окружающей среды, изменение ее экологического состояния, ее экологических свойств (как, впрочем, и экологических свойств субъектов воздействия). Скорость и характер движения окружающей среды в физическом времени, фиксируемые как экологические процессы, обусловлены, с одной стороны, свойствами самой окружающей среды, а с другой — видами и интенсивностью ее взаимодействия с субъектами антропогенного воздействия.

Экологические исследования По своей сути экологические процессы — это процессы, протекающие как в окружающей среде, так и в субъектах антропогенного воздействия либо в результате воздействия противоположной стороны, либо в силу внутренних причин и приводящие к изменению их экологических свойств (например, снижение продуктивности лесных фитоценозов из-за антропогенно обусловленных или естественных причин либо снижение интенсивности движения автотранспорта по шоссе из-за неблагоприятных погодных условий или подорожания топлива и т. п.).

Экологическая безопасность Экологическая безопасность трактуется как любая деятельность человека, исключающая вредное воздействие на окружающую среду. Под экологической безопасностью понимают также положение, при котором путем правового нормирования, выполнения экологических, природозащитных и инженерно-технических требований достигается предотвращение или ограничение опасных для жизни и здоровья людей, разрушительных для народного хозяйства и окружающей среды последствий экологических катастроф.

Химическая безопасность Химическая безопасность - это совокупность определенных свойств объектов окружающей среды и создаваемых условий, при которых (с учетом экономических, социальных факторов и научно обоснованных допустимых дозовых нагрузок химических вредных веществ) удерживаются на разумно низком, минимально возможном уровне риска возникновение аварий на химически опасных объектах, прямое и косвенное воздействие этих веществ на окружающую среду и человека, и исключаются отдаленные последствия влияния химически вредных веществ для настоящего и последующих поколений

Экологическое обеспечение - это комплекс мероприятий организационно-технического, социально-экономического, правового регулирования и других, направленных на сохранение и восстановление качества природной среды, а также обеспечение высокого уровня жизни людей в процессе функционирования народно-хозяйственных, культурно-бытовых и других объектов и структур. Экологизация - процесс неуклонного и последовательного внедрения систем технологических, управленческих и других решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов и условий наряду с улучшением или хотя бы сохранением качества природной среды на локальном, региональном и глобальном уровнях

Экологизация технологий (производств) - мероприятия по предотвращению отрицательного воздействия производственных процессов на природную среду. Осуществляется путем разработки малоотходных (ресурсосберегающих) технологий, аппаратов и оборудования, дающих на выходе минимум вредных выбросов.

Пути снижения вредного воздействия промышленности на окружающую среду: 1) совершенствование с точки зрения экологии существующих технологических процессов; 2) создание малоотходных (в идеале — безотходных) производств; 3) очистка вредных выбросов, отравляющих атмосферу, гидросистему и почву.

Совершенствование технологического процесса включает в себя: 1) комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов. 2) снижение количества стадий при проведении технологических процессов. 3) внедрение непрерывных процессов, позволяющее снижать расход сырья и тепла. 4) автоматизацию и компьютеризацию производственных процессов; 5) максимально возможную замену первичных материальных и энергетических ресурсов на вторичные.

Для усовершенствования аппаратуры используются: 1) разработка комбинированных аппаратов. 2) уменьшение габаритных размеров аппаратов при увеличении их производительности за счет оптимизации технологического процесса. 3) изготовление аппаратов повышенной герметичности. 4) внедрение в производство современных эффективных очистных сооружений. 5) применение новых конструкционных материалов, позволяющих увеличить срок службы аппаратов за счет снижения скорости коррозии и уменьшить их габаритные размеры и массу.

Усовершенствование сырья, материалов и энергоресурсов включает в себя: 1) научно-практическое обоснование качества ресурсов. 2) предварительную подготовку сырья и топлива. 3) замену высокотоксичных материалов (ртути, кадмия, свинца) нa менее ядовитые (при производстве красителей, катализаторов, электролита); 4) замену привозного сырья на местное (например, добываемое попутно).

Усовершенствование готовой продукции включает в себя: 1) обеспечение безопасности продукции в соответствии с нормами; 2) увеличение срока службы продуктов производства; 3) обеспечение регенерации (восстановления) и утилизации продукции; 4) обеспечение удобства использования продукции.

В целях усовершенствования организации производства используются следующие меры: 1) экономия материальных и энергетических ресурсов за счет организационных средств (правильная организация работы смен, ликвидация простоев оборудования и т.д.); 2) устранение запланированных и незапланированных потерь сырья, материалов, энергоресурсов; 3) внедрение на предприятии новых, более совершенных процессов и аппаратов; 4) обеспечение экологического контроля качества сырья и продукции; 5) составление экологического паспорта предприятия; 6) осуществление постоянной отчетности перед экологическими службами; 7) проведение экологического контроля в масштабах предприятия в целях предупреждения чрезвычайных экологических ситуаций.  

Безотходные или чистые производства Безотходная технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».  

Безотходные или чистые производства Под малоотходным понимается такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами; при этом по техническим, организационным, экономическим или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.  

Безотходные или чистые производства «Чистое» производство - производство, которое характеризуется непрерывным и полным применением к процессам и продуктам природоохранной стратегии, предотвращающей загрязнение окружающей среды таким образом, чтобы понизить риск для человечества и окружающей среды. Применительно к процессам это рациональное использование сырья и энергии, исключение применения токсичных сырьевых материалов, уменьшение количества и степени токсичности всех выбросов и отходов, образующихся в процессе производства.  

Принципы разработки малоотходных технологий: 1 Цикличность или многоразовость использования сырья. 2 Максимальное потребление большинства компонентов сырья и потенциала энергетических ресурсов. 3 Соблюдение предприятием требований по предельно допустимой экологической нагрузке (ПДЭН) и ПДК вредных веществ, т. е. поддержание такого состояния окружающей среды, при котором антропогенное воздействие не вызывает ее отрицательных изменений.  

Принципы разработки малоотходных технологий: Направления создания малоотходных производств подразделяются на технические и организационные. Основные технические направления разработки и внедрения малоотходных технологий: 1 Разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов, реализация которых позволяет существенно уменьшить образование отходов. 2 Применение малоэнергоемких процессов (например, методов порошковой металлургии).  

Принципы разработки малоотходных технологий: 3 Использование высокоэффективных методов тепло- и массообмена (например, кипящего слоя в установках каталитического крекинга при переработке нефти). 4 Замена прямоточных потоков материалов и теплоносителей противоточными. 5 Внедрение технологии с использованием кислорода, водорода, озона и электроэнергии. 6 Использование эффекта сверхпроводимости, а также технологий с применением сверхвысоких давлений и температур. 7 Использование механических методов вместо химических процессов с применением кислот и щелочей. 8 Разработка высоких технологий, в частности плазменных и лазерных.

Принципы разработки малоотходных технологий: 9 Внедрение современных мембранных, ионно-обменных, экстракционных методов выделения ценных (и токсичных) веществ. 10 Применение при разработке эффективных геотехнологических методов (например, подземное выщелачивание). 11 Внедрение безводных методов обогащения и переработки сырья. 12 Замена плавки руд и отходов гидрометаллургическими методами, так как воду проще очищать, чем газы. 13 Изготовление биоразлагаемой тары, например пакетов, которые в отличие от полиэтиленовой тары разлагаются в течение 3 — 5 лет.

Организационные направления внедрения малоотходных производств: 1 Создание замкнутых водооборотных схем. При этом снижаются расходы на подготовку, потери воды в технологическом процессе и количество вредных выбросов. Осадки после очистки воды перерабатываются и используются в виде вторичного сырья. 2 Реализация многоразового использования материалов за счет организации цикличных процессов. Это касается не только воды, и газов, и материалов. Примером может служить рациональное использование катализаторов.

Организационные направления внедрения малоотходных производств: 3 Комбинирование производств при организации комплексно использования сырья, энергоресурсов и продукции производства. 4 Кооперация производств с учетом утилизации. 5 Научно-практическое обоснование района строительства производств с учетом фонового загрязнения окружающей среды, рекультивации почвы и возможности кооперации с другими производствами региона. 6 Создание малоотходных территориально-производственных Комплексов (ТПК) или эколого-промышленных парков. При этом отходы одного предприятия могут использоваться на другом предприятии, кроме того, решаются вопросы транспорта и рационального размещения жилых построек.

Организационные направления внедрения малоотходных производств: 7 Рациональная организация производства. Это позволяет увеличить объем выпуска продукции, а также расширить ее номенклатуру и улучшить качество. 8 Организация региональных центров по переработке и обезвреживанию отходов производства и быта. Создание полигонов по захоронению твердых отходов является дорогостоящим мероприятием, однако извлечение из них полезных веществ позволяет снизить расходы на создание и эксплуатацию полигонов.

Количественным критерием малоотходного производства является коэффициент безотходности (Кб), который характеризует полноту использования в производстве материальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воздействия этого производства на окружающую среду: Кб = А .Км .Кэ .Ка

Количественным критерием малоотходного производства является коэффициент безотходности (Кб), который характеризует полноту использования в производстве материальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воздействия этого производства на окружающую среду: Кб = А .Км .Кэ .Ка где Кб – коэффициент безотходности, характеризующий полноту использования в производстве материальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воздействия этого производства на окружающую среду. А - коэффициент пропорциональности, определяемый эмпирически; Км - коэффициент полноты использования материальных ресурсов; Кэ - коэффициент полноты использования энергетических ресурсов; Ка - коэффициент соответствия экологическим требованиям.