Защита земель

Литосфера – это одна из составляющих биосферы, включающая в себя твердую оболочку земли на глубину 50 - 200 км.

Несмотря на то, что человек в своей военно-хозяйственной деятельности проникает в литосферу достаточно глубоко, на десятки километров, все-таки наиболее всего антропогенному воздействию подвергается самый верхний ее слой – почвенный. И когда речь заходит о защите литосферы, в первую очередь имеется в виду защита почвенного слоя от антропогенного воздействия.

Человечество пользуется почвой на протяжении длительного периода, с тех пор, как начало заниматься земледелием, но понятие почвы и ее роли в биосфере сформировалось не более ста лет тому назад.

Заслуга в научном подходе к изучению почвы принадлежит русскому ученому В.В.Докучаеву. Почвы образуются в течение очень долгого времени в результате взаимодействия множества факторов: геологических, климатических и биологических. Процесс почвообразования состоит из выветривания материковых (подстилающих) пород, образования рыхлых масс, способных к накоплению влаги и кислорода, к насыщению биогенными химическими элементами (К, Р, N, Са и др.). После этого они становятся пригодными для участия в процессах жизнедеятельности растений, микроорганизмов и животных.

Почва участвует в процессе жизнедеятельности как питательная среда и как среда, принимающая в себя мертвую органику и перерабатывающая ее до минеральных составляющих. Почва – это начало пищевой сети и ее конец, переходящий в начало следующего цикла. То есть почва – это элемент биосферы, связывающий воедино все ее составляющие, обеспечивающий цикличность и тем самым бесконечность процесса жизнедеятельности.

Именно почва – один из самых дорогостоящих ресурсов Земли. Максимальная толщина почвенного слоя не превышает 2-3 метров; на тощих землях толщина почвенного слоя составляет несколько сантиметров.

Одной из причин разрушения почвы является ветровая и водная эрозия, которая может наступать при распашке земель, вскрышных и карьерных работах. Засоление почвы – это тоже один из видов деградации почвенного слоя, что происходит в результате бессистемного полива при отсутствии достаточно хорошего дренажа. К причинам разрушения почвенного слоя относятся также процессы урбанизации, строительства линий электропередачи, транспортных магистралей и т.п. К разрушению почвенного слоя ведет и ингредиентное загрязнение, то есть загрязнение вредными химическими веществами. Источниками загрязнения являются промышленные предприятия, предприятия теплоэнергетики, транспортные и сельскохозяйственные предприятия.

Загрязняющие вещества поступают в почву с выбросами промышленных предприятий в атмосферный воздух, со сточными водами при их дренировании сквозь почвенный слой и с твердыми отходами, выбрасываемыми на свалках, в отвалах и в захоронениях.

Накопление значительных масс твердых отходов во многих отраслях промышленности обусловлено существующим уровнем технологии переработки соответствующего сырья и недостаточностью его комплексного использования.

Строго говоря, однозначного определения понятия «отходы производства» не сформулировано. Обычно под этим термином понимают разнообразные по составу и физико-химическим свойствам остатки, характеризующиеся потенциальной потребительской ценностью и являющиеся по своей природе вторичными материальными ресурсами, которые могут быть эффективно использованы в народном хозяйстве. Наиболее используемые в настоящее время методы подготовки, переработки и утилизации отходов будут рассмотрены ниже.

Радикальным способом защиты почвенного слоя от загрязнений, поступающих с твердыми отходами, является создание мало- и безотходных технологий. Такие технологии можно создавать только при глубоком понимании законов природы, увязке промышленных циклов с природными закономерностями. В этом аспекте хорошо звучит определение технологии, данное Д.И. Менделеевым Он определил технологию, как «учение о…выгодных, то есть поглощающих наименее труда людского и энергии природы приемах переработки природных продуктов в продукты, потребные для применения в жизни людей». И далее: «технология должна изучить выгоднейшие способы, выбрать из возможностей наиболее применимую к данным условиям времени и места, чтобы придать продукту наибольшую дешевизну при желаемых свойствах и формах».

Мысль Д.И. Менделеева о привязке технологии к условиям времени и места весьма актуальна сегодня. Это следует понимать так, что современные технологии должны быть не только экономны с позиций расходования сырья, энергии, рабочей силы, но и быть наиболее экологичными, то есть сводить к минимуму выбросы вредных веществ в биосферу.

В целях защиты окружающей среды работа промышленных предприятий должна быть организована таким образом, чтобы формула современного производства: «продукты и отходы» превратилась в формулу «целевые продукты и побочные продукты», то есть практически технология должна стать безотходной. Иначе говоря, безотходная технология – это разумное планирование и управление производственной деятельностью с целью обеспечения минимальных потерь сырья и энергии и максимальной защиты окружающей среды.

Для успешной работы по утилизации твердых отходов необходимы:

- составление кадастров отходов по предприятиям, отраслям, министерствам и ведомствам (Кадастр – систематизированный свод данных, включающих качественную и количественную опись объектов или явлений);

- общая научная классификация твердых отходов промышленности, охватывающая все их многообразие, тоннажность, ценностные показатели, воздействие на окружающую среду и другие признаки;

- разработка и реализация экономически и экологически целесообразных технологий утилизации твердых отходов.

Существующие в настоящее время методы утилизации твердых отходов основываются либо на разделении их на компоненты с последующей переработкой выделенных компонентов, либо, наоборот, на объединении и укрупнении отходов, поступающих от основного производства.

Ниже приведена классификация методов подготовки и переработки твердых отходов (табл. 4.5). Содержание некоторых из приведенных в таблице методов переработки твердых отходов и наименование соответствующего оборудования состоят в следующем.

Таблица 4.5

Методы подготовки и переработки твердых отходов
Классификация и сортировка: грохочение, гидравлическая классификация, воздушная сепарация	Измельчение: дробление, помол	Окускование: гранулирование, таблетирование, брикетирование, агломерация	Обогащение: отсадка, флотация, сепарация, выщелачивание (экстрагирование), бактериальное выщелачивание	Растворение: кристаллизация

Грохочение – процесс разделения по крупности кусков материала при рассеве и перемещении его по ячеистой поверхности. В качестве последних используют колосниковые решетки, штампованные решета, проволочные сетки и щелевидные сита.

Гидравлическая классификация используется для разделения на классы по крупности материалов, находящихся в виде пульпы. При этом соответствующее используемое оборудование - гидроциклоны и классификаторы.

Измельчение используют при необходимости получения из кусковых отходов фракций крупностью до 5 мм. Процессы измельчения широко распространены в технологии рекуперации твердых отходов при переработке отвалов вскрышных и попутно извлекаемых пород открытых и шахтных разработок полезных ископаемых, вышедших из строя строительных конструкций и изделий. Агрегатами грубого (дробление) и тонкого (помола) измельчения являются мельницы различного типа: стержневые, шаровые, ножевые, дисковые, кольцевые и т.д.

Окускование применяют для переработки зол уноса в строительные материалы (грануляторы, прессовые механизмы), которые используются в качестве наполнителей при производстве бетонов, строительного кирпича и керамики, штукатурного и кладочного растворов.

Методы гранулирования охватывают большую группу процессов формирования агрегатов обычно шарообразной или цилиндрической формы из порошков, паст, расплавов или растворов перерабатываемых материалов. Гранулирование порошкообразных материалов окатыванием наиболее часто проводят в ротационных и вибрационных грануляторах различных конструкций.

Методы брикетирования находят широкое применение в практике утилизации твердых отходов в качестве подготовительных или самостоятельных операций. Перед брикетированием материал обычно подвергают грохочению, дроблению, сушке, охлаждению и другим подготовительным операциям. В практике брикетирования твердых отходов используют различные прессовые механизмы.

Высокотемпературная агломерация используется при переработке пылей, окалины, шламов и мелочи рудного сырья в металлургических производствах.

Отсадка, как один из методов обогащения, представляет собой процесс разделения минеральных зерен по плотности под действием переменных по направлению вертикальных струй воды или воздуха, проходящих через решето отсадочной машины. Другой метод обогащения – флотация применяется в практике переработки металлургических шлаков, рудных и нерудных отвалов, некоторых видов шламов. Наиболее распространенной является пенная флотация с использованием механических и пневмомеханических машин.

Выщелачивание (экстрагирование). Это метод, основанный на извлечении одного или нескольких компонентов из комплексного твердого материала путем их избирательного растворения в жидкости – экстрагенте.

Бактериальное выщелачивание – это отрасль технической микробиологии, которая основывается на способности ряда микроорганизмов переводить нерастворимые минеральные соединения в растворимые. К таким микроорганизмам относятся: железобактерии, серобактерии, силикатные бактерии, бактерии, выщелачивающие медь, цинк, марганец, кобальт и др. элементы.

Вопросы для самопроверки к разделу 4

1. В каких документах заложена законодательная база защиты окружающей среды?

2. Перечислите основные принципы закона «Об охране окружающей среды».

3. Изложите структуру системы государственных стандартов по охране природы.

4. Дайте определения загрязнения окружающей природной среды.

5. Дайте определение загрязнения атмосферного воздуха.

6. От чего зависит степень загрязнения атмосферного воздуха?

7. Каким показателем нормируется содержание вредных веществ в атмосферном воздухе? Дайте определение этого показателя.

8.Как записывается условие качества атмосферного воздуха для веществ независимого действия и для веществ, обладающих эффектом суммации?

9. С помощью какого норматива осуществляется управление качеством атмосферного воздуха?

10. Перечислите основные методы очистки газопылевых выбросов промышленных предприятий.

11. Каков принцип действия циклона?

12.Изложите принцип действия мокрых пылеуловителей – скрубберов.

13. Какими показателями оценивается качество воды в природных водоисточниках?

14.Как подразделяются природные водоисточники по функциональному признаку?

15.Каким показателем нормируется содержание вредных химических веществ в природной воде? Дайте определение этого показателя.

16. Как осуществляется контроль предприятий – загрязнителей гидросферы?

17. С помощью какого норматива осуществляется управление качеством воды в природных водоисточниках?

18. Как подразделяются сточные воды предприятия и как осуществляется их канализование?

19. Изложите классификацию методов очистки сточных вод по фазово-дисперсному составу (классификацию Кульского)

20.Охарактеризуйте основные методы механической очистки сточных вод

21. Каковы основные методы физико-химической очистки сточных вод (сорбционные методы, метод экстракции, флотация)?

22.Какова сущность биохимической очистки сточных вод?

23.Каковы основные причины разрушения почвенного слоя?

24.Что понимается под загрязнением почвы и каким показателем оно оценивается?

25.Каковы основные методы переработки и утилизации твердых отходов?