017. Промышленная экология
Промышленная экология — наука об эколого-экономических системах, т. е. о совокупностях систем, включающих промышленное предприятие и другие объекты хозяйственной деятельности (транспорт, сельское хозяйство, гидротехнические сооружения, городское хозяйство) с территорией и всем комплексом живущих на этой территории организмов. Иначе, промышленная экология — это раздел экологии, изучающий закономерности формирования природно-промышленных комплексов и способы обеспечения их экологической безопасности.
Объектом изучения промышленной экологии является техносфера — составная часть антропосферы. Антропосфера — оболочка Земли, где реализуется деятельность человека (производственная, бытовая, собственно социальная).
Главными задачами промышленной экологии являются поиск и реализация надежных способов и средств обеспечения условий выживания природы и человека при функционировании природно-промышленного комплекса. Природно-промышленный комплекс — это структура, возникающая за счет взаимодействия предприятия, его функционирования, воздействия вспомогательных служб, жилья и всей инфраструктуры с природной окружающей средой, включающей как биотическую, так и абиотическую составные части. Таким образом, при воздействии производственной деятельности человека на среду его обитания возникает система достаточно сложных природно-промышленных комплексов, состоящих из предприятия, вспомогательных служб, жилищного комплекса, различных коммуникаций, включая территорию, абиотическую и биотическую составляющие. Биотическая составляющая образована растительным сообществом (природным и частично искусственным, возникшим за счет формирования различных типов агроценозов), а также животными, сопутствующими человеку или теми животными и другими типами организмов, которые нормально переносят соседство человека. Совокупность природно-промышленных комплексов на Земле образует техносферу. Техносфера является источником и благ, и опасностей для человека, так как создает специфические условия среды его обитания.
Важным понятием промышленной экологии является производственное предприятие. Производственное предприятие — организация, осуществляющая производственный процесс, в результате которого получается конкретная продукция. Производственное предприятие занимает определенную территорию, находится в конкретном здании, включает вспомогательные службы, имеет различные коммуникации и за счет своей производственной деятельности оказывает влияние на природную окружающую среду. Оно может включать воздействие самой деятельности, сопровождающейся изменением среды (например, строительное предприятие изменяет биогеоценоз при подготовке территории для строительства и т. д.), кроме этого, могут образовываться отходы производства, выделяться различные промежуточные продукты, отрицательно влияющие на среду обитания (например пыль при производстве цемента). Готовая продукция также может негативно влиять на среду обитания человека (например химическое оружие) и т. д. По размерам производственные предприятия бывают крупные, средние и мелкие. Наибольшее воздействие на среду обитания оказывают крупные многотоннажные предприятия, но и мелкие предприятия, если их много, в совокупности также могут оказывать значительное влияние на природную окружающую среду. Так, прачечные, как правило, небольшие предприятия, но они могут сильно загрязнять природные водоемы за счет большого количества таких предприятий.
В основе деятельности любого предприятия лежит производственный процесс — совокупность операций по добыче и переработке исходных материалов (в общем случае — сырья) в определенную продукцию (она может быть как конечной продукцией, так и полуфабрикатом, т. е. служить основой для получения другой продукции). Готовой продукцией называют продукт, полученный в результате завершения производственного процесса на данном предприятии. Эту продукцию можно использовать или без дальнейшей переработки (например, пища на предприятиях массового питания), или как исходный материал для изготовления новой продукции (например, антрекоты из сырого мяса являются полуфабрикатами и служат основой для приготовления готовых мясных блюд; продукция домны — чугун передельный — является исходным веществом для получения стали и т. д.).
По характеру протекания производственные процессы бывают трех видов:
1. Непрерывные процессы — в систему непрерывно подаются исходные компоненты и непрерывно удаляются готовые продукты (например, доменный процесс — в домну непрерывно подают руду и шихту, а из домны извлекают расплавленный чугун; процесс может длиться от момента запуска домны до момента остановки на ремонт).
2. Периодические процессы протекают в три стадии: загрузка, непосредственно технологический процесс и выгрузка (примером периодических процессов является варка стали в мартеновских печах).
3. Комбинированные процессы включают стадии, которые реализуются по непрерывному и периодическому характеру. Так, рассматривая производственный процесс варки стали из природных железных руд (а не из передельного чугуна) можно видеть, что получение чугуна осуществляется непрерывно, а варка стали в конверторах (или других аппаратах) — периодически.
По характеру циклов производственные процессы разделяют на три важнейшие группы:
1. Процессы с разомкнутой или открытой схемой (например, конверторный способ варки стали).
2. Процессы с замкнутой схемой (например, система охлаждения резца токарного станка при скоростном резании — охлаждающая эмульсия циркулирует между бачком, резцом и сборником жидкости).
3. Процессы со смешанной схемой (например, получение аммиака синтезом из азота и водорода — непрерывное поступление в колонну синтеза азота и водорода, выделение из колонны синтеза готового аммиака — замкнутый цикл, а не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращаются в колонну синтеза). С экологической точки зрения, наилучшими являются процессы с замкнутым циклом, при которых вещества используются многократно и «обслуживающие вещества» (вода, обогревающие газы и т. д.) не выделяются в окружающую среду, а вновь применяются в производственном процессе, а из производственной сферы выделяется только продукция данного процесса.
Важнейшими понятиями промышленной экологии являются сырье, отходы производства, загрязнители, качество среды, ее показатели, природоохранная деятельность, ее принципы и компоненты.