- •Экология как наука
- •Место экологии в системе естественных наук
- •1.2. Предмет и задачи курса экологии
- •1.3. Структура современной экологии
- •Необходимость формирования правовых и этических норм отношения человека с природой.
- •2. Учение о биосфере и ее эволюции.
- •2.1. Биосфера, ее состав, строение и границы.
- •2.2. Живое и биокосное вещество биосферы
- •2.3. Структурные уровни биосферы
- •2.4. Учение в. И. Вернадского об эволюционном развитии биосферы. Представления ноосферы
- •3. Основы аутэкологии
- •3.1. Организм как самовоспроизводящаяся открытая система.
- •3.2. Разнообразие организмов.
- •3.3. Организм и среда
- •3.4. Экологические факторы среды (абиотические, биотические)
- •3.5. Взаимодействие экологических факторов,
- •3.6. Экологическая ниша (потенциальная, реализованная).
- •3.6. Качество окружающей среды
- •4. Экология популяций (демэкология)
- •4.1. Определение понятий «биологический вид» и «популяция».
- •4.2. Статистические характеристики популяции.
- •4.3.Динамические характеристики популяции
- •4.4. Динамика биомассы. Понятие о биопродуктивности
- •4.5. Устойчивость и жизнеспособность популяций
- •5. Основы синэкологии
- •5.1. Биоценозы (сообщества)
- •5.2. Типы взаимоотношений между организмами
- •5.3. Стабильность (гомеостаз) и развитие (динамика и сукцессия) экосистем
- •Сукцессия экологической системы
- •6. Материальный и энергетический баланс биосферы
- •6.1. Источники энергии для организмов. Автотрофы и гетеротрофы.
- •6.2. Трофические отношения между организмами: продуценты, консументы, редуценты
- •6.3. Потоки вещества и энергии в экосистеме
- •6.4. Пирамида биомасс и пирамида энергий.
- •6.5. Круговорот вещества в природе
- •7. Антропогенные воздействия на окружающую природную среду
- •7.1. Понятие о загрязнении окружающей среды.
- •7.2. Классификация и источники загрязнения
- •Концентрация оксида углерода и бенз(а)пирена в выхлопных газах бензиновых двигателей
- •7.3. Классификация природных ресурсов. Особенности использования исчерпаемых и неисчерпаемых ресурсов
- •7.4. Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов
- •7.5. Особо охраняемые природные территории и объекты как природно-заповедный фонд рф
- •Глобальные экологические проблемы
- •8.1. Глобальные экологические проблемы, связанные с антропогенным воздействием человека на природу
- •8.2. Разрушение озонового слоя
- •8.3. «Парниковый эффект»
- •8.4. Смог, кислотные осадки
- •Загрязнение Мирового океана
- •8.6. Уменьшение биоразнообразия
- •Радиационное загрязнение планеты
- •9. Урбанизация и экология городской среды
- •9.1. Динамика урбанизации
- •9.2. Урбанизация в России
- •9.3. Город как искусственная среда обитания
- •9.4. Структура городской среды
- •9.5. Проблемы экологии и безопасности городской среды
- •10. Экологическая обстановка на территории Омской области
- •10.1. Воздействие отраслей экономики на окружающую среду
- •Экологическое состояние
- •12.2. Особенности роста и развития современного человека
- •12.3. Здоровье – интегральный критерий, характеризующий взаимоотношение человека и окружающей среды. Экологические факторы и здоровье человека.
- •13.1. Качество жизни, экологический риск и безопасность.
- •13.2. Демографические показатели здоровья населения
- •13.3. Здоровый образ жизни граждан как основа устойчивого развития общества
- •Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
- •14.1. Принципы международного сотрудничества
- •14.2. Международное сотруничество и национальные интересы России в сфере экологии
- •14.3. Экологические стратегии. Идеология биоцентризма как путь к устойчивому развитию человечества
- •15. Правовые основы охраны природы.
- •15.1. Правовые аспекты охраны природы. Законодательные акты России
- •15. 2. Экологическая экспертиза, экологический контроль
- •15.3. Управление природоохранной деятельности предприятий
- •15.4. Ответственность за экологические правонарушения
- •16. Нормативные основы охраны природы
- •16.1. Стандартизация в области охраны окружающей среды (оос)
- •16.2. Принципы обеспечения качества окружающей среды
- •16.3. Экологический мониторинг и классификация мониторинга
- •Критерии оценки качества окружающей среды Требования к качеству воды в водных объектах.
- •Требования к качеству атмосферного воздуха.
- •16.5. Понятие об эффекте суммации
- •Контроль загрязнения почвы.
- •17. Основы экономики природопользования
- •17.1. Особенности экономического механизма охраны окружающей среды
- •17.2. Лицензирование, договор и лимиты на природопользование
- •17.3. Виды платежей
- •17.4. Система стимулирования природоохранной деятельности
- •17.4. Экологические фонды, источники формирования, порядок использования
- •18. Экозащитная техника и технологии
- •18.1. Основные направления обеспечения чистоты атмосферы
- •18.2. Методы очистки сточных вод
- •Современные технологии утилизации и переработки твердых бытовых и промышленных отходов
- •18.4. Научно-технический прогресс и направления улучшения природопользования
Современные технологии утилизации и переработки твердых бытовых и промышленных отходов
Как утверждают специалисты, с начала ХХ в. в России накопилось 80 млрд.т твердых отходов и ежегодно к ним добавляется еще по 7 млрд.т. Ежегодное количество твердых бытовых отходов -130-140 млн.м3, из них большая часть – токсичные и особо токсичные.
Захоронение твердых отходов.
Доля отходов, которые подвергаются захоронению или которые вывозятся на свалки, в настоящее время очень велика. Специальные полигоны, действующие в течение 25 лет, отчуждают значительные площади. После полной загрузки полигона его закрывают растительным грунтом, поверхность которого в дальнейшем может быть использована для устройства парков, садов, игровых площадок. В закрытых от соприкосновения с воздухом бытовых и пищевых промышленных отходах, находящихся в насыпях полигона, возникает анаэробный процесс, при этом выделяется биогаз (смесь метана и углекислого газа), который при определенных условиях можно использовать как топливо. Такой опыт имеется. При высоте засыпки отходов 7 м и более этот газ отбирают с помощью труб. Дополнительные устройства, необходимые для отбора биогаза и его утилизации, быстро окупаются.
Сжигание твердых отходов
В 70-80-е гг получила развитие термическая переработка отходов путем сжигания их а печах на мусоросжигательных заводах. Такие заводы работают во многих странах мира, в Москве, в Санкт-Петербурге, в Мурманске и в других городах страны. Существующие системы сжигания дают высокую степень деструкции отходов (до 99%), позволяют рекуперировать отходящее тепло. Однако недостатки таких систем более существенны. Во-первых, стоимость процесса сжигания в сравнении с традиционными методами (вывозом на свалку, сбросом в море, захоронением в отработанные шахты) достаточно высока. Во-вторых, мусоросжигательные установки являются источниками выбросов в атмосферу соединений цинка, олова, кадмия, хлористого, фтористого водорода и других вредных веществ. Среди токсичных металлов особо опасна ртуть, которая в процессе сжигания вследствие повышенной летучести легко переходит в парообразное –состояние и выделяется в атмосферу. Только соответствующая тщательная сортировка и подготовка мусора, а также эффективная очистка дымовых газов (с использованием электрофильтров) могут снизить уровень загрязнения атмосферы.
Переработка твердых отходов
Круговорот веществ в природе – прекрасный пример безотходного производства. Отходы природных процессов (сухостой, листья и т.п.) преют, перегнивают и естественным путем удобряют землю. Аэробы – это микробы, которые дышат кислородом и перерабатывают легкогниющие вещества в органические удобрения, богатые азотом, т.е. – в компост. При этом выделяется тепловая энергия. Природа подсказала людям схему технологии компостирования бытовых отходов.
В 1970 г. в г. Ленинграде был пущен в эксплуатацию опытный завод по механизированной переработке бытовых отходов. На начальном этапе переработки из массы отходов выделялся черный металл электромагнитными сепараторами. Далее отходы измельчались в дробилках и поступали во вращающиеся барабаны – ферменторы, в которых осуществлялась переработка отходов в компост. Однако в обрабатываемой массе были и некомпостируемые элементы (полиэтиленовые пленки, стекло, жестяные банки и пр.). засоряющие удобрение. Необходимо было научиться очищать компост.
В конце 70-х – начале 80-х гг появилось второе поколение заводов по переработке отходов с улучшенной и усовершенствованной технологией. В настоящее время в России имеется девять специализированных заводов по переработке твердых отходов. Идет проектирование в Санкт-Петербурге подобного завода для г. Омска.
Технология переработки отходов такова. По широкой эстакаде мусоровозы подъезжают к приемному отделению и выгружают отходы на восемь платформ. Затем отходы загружаются в восемь теплоизолированных барабанов длиной до 60 м, во внутреннюю полость которых с помощью вентиляторов подается воздух, обогащенный кислородом. При вращении барабанов отходы перемешиваются и измельчаются, удельная поверхность их увеличивается. Постоянная аэрация (на 1 кг отходов подается 0,2-0,8 м3 воздуха) пробуждает к жизни аэробную микрофлору. В работу вступают микроорганизмы (мезофилы), разогревающие массу до 500С. При этом активно размножается микрофлора другого вида – термофилы, за счет которых температура доходит до 700С. Лавинообразный биотермический процесс в течение двух суток обеззараживает отходы. Обезвреженные отходы через перфорированную насадку на конце барабана равномерно подаются на ленточный конвейер. Но это еще не компост – здесь имеются загрязнения в виде стекла, кусков дерева, пластмассы, камней, консервных банок и пр. Далее идет очистка. Сначала отделяют черный металл с помощью электромагнитного сепаратора, который укреплен над конвейером. Этот металллом попадает в бункер-накопитель, прессуется в брикеты весом в 80 кг и направляется на переплавку. Освобожденная от черного металла масса продолжает свой путь. С конвейера она попадает на цилиндрическое сито (грохот) с ячейками диаметром 45-60 мм. Грохот вращается довольно быстро, со скоростью 15 об/мин, так что мелкие частицы проваливаются. а крупные – остаются над решеткой. Оба продукта – надрешетный и подрешетный – освобождаются от цветного металла с помощью специальных установок, создающих электромагнитное поле, под действием которого предметы из цветного металла отбрасываются в сторону. Для выделения из компоста стекла используют баллистические стеклосепараторы. Освобождение компоста от полиэтиленовой пленки осуществляется сильной струей воздуха. Полученный компост используется в сельском хозяйстве. Но вначале компост еще недозревший и долгое время в нем продолжается биотермический процесс и держится высокая температура. Такой компост может применяться в качестве биотоплива для подогрева грунта в теплицах. Остывший и дозревший компост используется вторично в открытом грунте на полях или в городском озеленении как органическое удобрение. Для обработки некомпостирующихя фракций используется пиролиз – термическая обработка без доступа кислорода. В процессе пиролиза образуется парогазовая смесь, а также твердый углеродистый остаток – пирокарбон, который используется в металлургии как заменитель графита. Экономическая целесообразность рассмотренного процесса очевидна, ибо из одной тонны твердых отходов выделяются 20 кг черного металла, 2 кг цветного металла, 200-250 кг некомпостирующихся фракций и 600-700 кг компоста. Из одной тонны некомпостирующихся фракций получают примерно 200 кг нефтеподобных масел, 190 кг газообразных продуктов, 330 кг пирокарбона.
По данным в целом по России промышленным методом (на мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводах) перерабатывается лишь около 5% отходов, а остальные вывозятся на полигоны и свалки (санкционированные и неразрешенные). В последнее время возникла проблема переработки осадков водопроводных и канализационных станций очистки вод.
Способы утилизации отходов из полимерных материалов.
Отходы из полимерных материалов не поддаются естественному разложению и поэтому они являются сильными загрязнителями окружающей среды. Большинство полимеров хорошо горит, выделяя значительное количество тепла и потребляя большое количество воздуха, Выделяющуюся энергию можно использовать. Однако при сжигании многие полимеры образуют вредные газы, такие как аммиак, окислы азота, цианистые соединения, хлористый водород и другие вещества, что требует дополнительных устройств для очистки и обработки газовых выбросов.
Наиболее распространенным способом утилизации отходов из полимерных материалов является захоронение и вывоз их на свалки. В настоящее время все чаще применяют специальные полигоны для полимерных материалов.
Имеется опыт переработки старой полиэтиленовой пленки и превращение ее в новую, а также получения труб, неподверженных коррозии. Создание полимеров с регулируемым сроком службы – эффективный, перспективный способ защиты окружающей среды. В ряде стран разработаны и уже выпускаются специальные, самоуничтожающиеся виды упаковок. Это фото- или биоразрушающиеся полимеры, которые под действием света, тепла, кислорода воздуха или микроорганизмов разлагаются до низкомолекулярных продуктов, не загрязняя почву.