Название: Экологические аспекты концепции устойчивого развития(Бардаханов С. П. )

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1227


3.4.2. экологические стандарты и нормативы

     Под стандартизацией понимается установление системы норм и требований, единой и обязательной для всех объектов данного уровня. Стандарты могут быть государственными (ГОСТы), отраслевыми (ОСТы) и заводскими. Важнейшим экологическим стандартом является такой норматив качества окружающей среды, как ПДК. Это основной показатель, используемый для контроля качества воздушной и водной среды.

     ПДК – это максимальная концентрация вредного вещества в окружающей среде, практически не влияющая отрицательно на живые организмы, в том числе на человека. Соблюдение ПДК не гарантирует сохранения качества на очень высоком уровне. Отдаленные влияния многих веществ, а также влияния при взаимодействии их друг с другом (синергизм) еще очень слабо изучены, также как и эффекты накопления и повышения токсичности загрязнителей при переходе с одного трофического уровня на другой. На основе ПДК разрабатываются следующие научно-технические нормативы.

     ПДВ – предельно допустимый выброс вредного вещества в атмосферу.

ПДС – предельно допустимый сброс в водный бассейн.

     Эти нормативы устанавливаются индивидуально для каждого источника загрязнения, с тем чтобы общая совокупность всех источников не превысила ПДК. Для данной территории они периодически пересматриваются.

     ВСВ – временно согласованные выбросы, допускают повышенное сверх нормы загрязнение окружающей среды, устанавливаются для предприятия на определенное время до проведения природоохранных мероприятий.

     ПДКм.р. – предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в атмосфере населенных мест, выражается в мг вещества на 1 м3 воздуха (мг/м3).

     ПДКс.с. – предельно допустимая средняя суточная концентрация вещества в атмосфере населенных мест, выражается в мг вещества на 1 м3 воздуха (мг/м3). Поскольку восприятие вредных веществ людьми разного возраста и состояния здоровья различно, содержание вредных примесей в воздухе нормируется раздельно в рабочей зоне и в населенных пунктах. Например, для населенных пунктов ПДКм.р. составляет 0,5 мг/м3 для диоксида серы и 0,085 мг/м3 для диоксида азота, а для рабочей зоны равно соответственно 10 и 5 мг/м3.

     ПДКв – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоемов санитарно-бытового назначения (мг/литр). Но водоемы используются для самых разных целей, в зависимости от них могут быть приоритетны санитарно-токсикологический, общесанитарный, органолептический или рыбохозяйственный лимиты. В них наиболее часто используются ПДК более двадцати веществ.

     Для количественной оценки разработан целый ряд токсико-метрических параметров, которые рассматриваются в курсе токсикологии. Перечислим некоторые из них.

     CL50 (CL100) – концентрация вещества, вызывающая гибель 50 \% (100 \%) подопытных животных при ингаляционном воздействии (время экспозиции может указываться в минутах, часах и т.д.) и при определенном сроке последующего наблюдения, выражается в мг вещества на 1 м3 воздуха (мг/м3).

     CL – концентрация, вызывающая смерть (мг/м3).

     DL50 (DL100) – концентрация вещества, вызывающая гибель 50 \% (100 \%) подопытных животных при введении вещества в желудок, в брюшную полость, нанесении на кожу и т.д. (кроме ингаляции) при определенных сроках введения и определенном сроке последующего наблюдения, выражается в мг вещества на 1 кг массы животного (мг/кг).

     DL – доза, вызывающая смерть, выражается в мг вещества на 1 кг массы животного (мг/кг).

     Могут также указываться дополнительные условия, связанные со временем экспозиции. Например, время гибели 50 \% животных при концентрации вещества, превышающей CL50.

3.4.3. Подходы к созданию энерго- и ресурсосберегающих

технологий

     История современной экономики начиналась в середине XVI в. с мануфактурного производства, основанного на разделении труда и ручной ремесленной технике. В том же веке произошла Нидерландская буржуазная революция, которая стимулировала первоначальное накопление капиталов в процессе захвата колоний в XVI и XVII вв. Накопление капиталов получило новый импульс после Английской буржуазной революции XVII в., поскольку эта революция имела уже общеевропейский масштаб. С этого времени капиталистический способ производства получает все большее развитие в западноевропейских странах. Промышленная революция, начавшаяся в XVIII в., о которой мы уже говорили, может рассматриваться как новый виток накопления капиталов, вследствие широкого использования ископаемых источников энергии и ускоренного распространения машинного способа производства во всех европейских странах. В конце XVIII в. Американские Соединенные Штаты стали независимой страной, и ее можно рассматривать как первую страну, где рыночная экономика с самого основания была провозглашена как цель общества. Первоначальный капитал на территории США накапливался за счет ограбления коренных жителей – индейцев, за счет пиратства, использования рабов для рубки лесов и на плантациях, торговли с Европой.

     На примере США можно видеть, что рыночная экономика оказала гигантское влияние на окружающую среду. Разрушение естественной природы происходило гораздо более быстрыми темпами, чем в Европе. Накопленный капитал был использован для самого мощного наступления человека на практически девственный континент, на котором очень быстро была сметена значительная часть естественной природы, и которую заменили сельскохозяйственные земли и вторичные леса, а также промышленные центры, города и разветвленная хозяйственная инфраструктура. Уже к началу XX в. страна подошла с сильно истощенными природными ресурсами, в первую очередь возобновляемыми. На основной части страны, за исключением Аляски, практически сохранилось нетронутым только порядка 4 \% территории.

     В России к моменту Октябрьской революции быстро развивались капиталистические отношения. Шли они проторенным путем и базировались на потреблении ресурсов собственной страны с использованием технологий, направленных на их возможно более быстрое и эффективное потребление. Однако в первую очередь это относилось к возобновляемым ресурсам. Россия стала одним из крупнейших поставщиков зерна, льна, леса и других подобных продуктов. В частности, и в Сибири в связи с постройкой Транссибирской магистрали нарастало использование природных ресурсов. Революция в каком-то смысле остановила этот процесс. В то же время она дала мощный толчок индустриализации страны с привлечением передовых технологий Запада. Специалисты из СССР обучались в Германии и США, в то же время был создан ряд высших учебных заведений и институтов для подготовки квалифицированных кадров. Основные предприятия в этот период строились в основном на хорошо освоенных территориях, где природной среде уже был нанесен достаточно сильный вред. В период Великой Отечественной войны часть предприятий перенесли на Урал, в Сибирь, в Среднюю Азию и Казахстан, но также в достаточно обжитые районы. После второй мировой войны начался новый виток обновления технологий, например, из побежденной Германии вывозились целые заводы. Дальнейшее развитие промышленности и совершенствование технологий в значительной мере были обусловлены гонкой вооружений. В то же время попытки удержать жизненный уровень народа на более-менее приемлемом уровне привели к крупномасштабным нарушениям окружающей среды. Примерами могут служить освоение целинных земель, создание собственной базы по выращиванию хлопка, а последствия крупномасштабной деятельности по добыче нефти и газа на севере Западной Сибири пока еще трудно представить. Но все же в России сохранился самый крупный не только среди республик бывшего СССР, но и среди всех стран мира массив ненарушенной хозяйственной деятельностью территории. Причины были разные: обширность территории России, достаточно суровые климатические условия на значительной части Севера, Сибири и Дальнего Востока, труднодоступность, прежде всего развитие новых технологий на уже освоенных территориях, особенно в военно-промышленном комплексе, капиталовложения в национальные окраины, которые сейчас не относятся к России.

     Этот короткий экскурс в историю позволяет сделать вывод, что территории всех развитых стран испытали сильнейшее воздействие в процессе создания и развития современного экономического устройства человеческой цивилизации.

     Концепция устойчивого развития и развитие соответствующих технологий тесно связаны, поскольку без последних устойчивое развитие не может быть реализовано. Важным моментом является разработка «философии» построения энерго- и ресурсосберегающих технологий. Рыночная экономика продолжает ориентироваться на экономический рост. Считается, что конкурентная борьба заставляет совершенствовать технологии, что, в конечном счете, ведет к уменьшению влияния на окружающую среду. Кроме того, предполагается, что ускоренное развитие соответствующих технологий может разрешить большинство конфликтов между экономикой и окружающей средой. В том, что последнее справедливо, уверенности нет. Тем не менее, рассмотрим общие принципы технологий, которые должно использовать человечество, чтобы устойчиво развиваться.

     Наиболее современные подходы предполагают, что проводимые мероприятия направляются на повышение «степени» совершенствования технологии производства. Целью этого является уменьшение воздействия на окружающую среду, или повышение «коэффициента экологического действия». Эта степень может быть записана условным соотношением:

k = k2 – k1,

где k – степень совершенствования технологии производства,

k1 – коэффициент экологического действия существующей технологии,

k2 – коэффициент экологического действия новой технологии.

     С одной стороны, решение такого рода задач является одной из важнейших и очень сложных составляющих во многих отраслях инженерно-технической деятельности. С другой стороны, промышленность часто обвиняется в незаинтересованности и боязни больших затрат, когда говорят о поддержке ею развития незагрязняющих технологических процессов. Причина здесь в «классическом» предположении, что экология и экономика – это непримиримые полюса, и что защита окружающей среды влечет за собой существенное увеличение затрат для промышленности.

     Вообще говоря, взаимодействие производства с окружающей средой может происходить по двум принципиально различным подходам. Первый, в соответствии с которым организованы большинство ныне существующих технологических процессов, – взаимодействие с бесконечно большой структурой (в данном случае биосферой, экосистемами, биоценозами и т.д.). В этом случае никаких мероприятий не нужно – «природа все стерпит». При втором подходе полностью учитывается, что ресурсы в окружающей структуре не бесконечны и нужно предусматривать меры, обеспечивающие минимум отрицательных воздействий при решении основной цели производства.

     Если следовать второму подходу, то разумное использование инженерных мер может часто разрешить крупные конфликты между экологией и экономикой. Это достигается прежде всего тем, что экологические соображения с самого начала рассматриваются неразрывно с созданием новой технологии или предприятия. При разумном проектировании предприятия с интегрированной в производство защите окружающей среды задача избавления от загрязняющих выбросов не оставляется на потом, а наоборот, планируется с самого начала создания производства. На таком пути может быть органично получено уменьшение используемых ресурсов, будет ли это снижение расхода сырья, энергии или капитальных вложений, или все вместе.

     Мы будем говорить о вышеупомянутой философии с точки зрения химического производства, хотя природа не разделяет свои процессы на физику, химию, биологию, и топливно-энергетический комплекс. Наиболее важными ресурсами являются сырье, холодная вода, энергия в виде тепла и электричества. Другими ресурсами являются, например, такие материалы, как сталь, которая используется в конструкции аппаратов и производство которой, в свою очередь, требует громадного количества энергии. Уменьшение использования таких материалов ведет как к сбережению энергии, так и к уменьшению капитальных вложений. В производствах, которые используют несколько ресурсов, жизненно важны, с точки зрения их сбережения и экологической оптимизации, следующие факторы. 1. Потребление сырья, которое зависит от выбросов веществ, также как и от количества побочных продуктов и вспомогательных агентов, таких, например, как очищающие жидкости. 2. Потребление материалов, которые нужны для поддержания работы оборудования, их количество зависит от количества и размеров аппаратов. 3. Общее потребление энергии, которое определяется потреблением энергии для нагрева и охлаждения, эффективностью производства энергии и типом используемой энергии.

     Можно видеть, что существует множество возможностей для технических усовершенствований, если задаться целью улучшения охраны окружающей среды и сохранения ресурсов (напоминаем, что это и есть устойчивое развитие). Диапазон этих усовершенствований простирается от улучшения оборудования путем оптимизации отдельных ступеней процесса до пересмотра всего процесса.

     Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих: как в процесс проектирования могут быть введены элементы, нацеленные на защиту окружающей среды и сохранение ресурсов. Одновременно они показывают, как можно следовать принципу устойчивого развития средствами современного инженерного проектирования.

     Интеграция может быть эффективным способом усовершенствования процесса химического производства. Такие процессы требуют большого количества пара, получаемого сжиганием угля, тяжелых фракций нефти, газа или компонентов химических процессов. Тепловой эффект реакции также может быть использован для производства пара.

     Предположим, что какое-то предприятие ввиду предполагаемого расширения химического производства в 1970 г. начало рассматривать вопрос строительства предприятия для производства энергии. Однако ввиду больших капитальных потребных затрат оно решило создать проектную группу, основной задачей которой было решить: нельзя ли отложить строительство, или даже не начинать его совсем, если каким-то образом найти пути повышения эффективности использования ископаемого топлива. Используя методы математического моделирования, эта проектная группа, включавшая персонал из основного производства, инженеров-энергетиков и проектировщиков, провела исследование, где энергия может быть сэкономлена, если использовать ныне теряющееся тепло (напоминаем, что обычно при использовании тепловых машин 60…80 \% тепла не используется). Деятельность этой группы, конечно, в основном мотивировалась в своих усилиях мировым нефтяным кризисом (именно в то время страны ОПЕК резко подняли цены). Работа по проекту заняла ряд лет и привела к следующим результатам.

     Оказалось, не только не нужно строить предполагавшуюся в начале электростанцию огромной стоимости, но можно уменьшить мощность существующей и работающей на мазуте энергетической установки. Соответственно существенно снизить расход нефти. В 1985 г. потребление мазута уменьшилось до величины 12 \% от уровня 1970 г., а угля до 34 \%. И хотя пропорция для паров в производстве осталась такой же, количество «вновь используемой энергии» утроилось с 1976 по 1997 гг. Таким образом, потребление «первичной» энергии в 1995 г. составило 41 \% от уровня 1976 г.

     За 20 лет фирма добилась следующих экономических показателей. Она работала устойчиво, ее производство возросло на 40 \%. В то же время только 25 \% пара производится из первичной энергии (в 1975 г. было 59 \%). Потребление первичной энергии на тонну продукции снизилось на 43\% за эти 20 лет. Все достижения эквивалентны ежегодной экономии примерно 230 000 тонн угля и 310 000 тонн нефти, в денежном выражении это 105 млн немецких марок ежегодно для данного предприятия. Инженерная работа внесла в этот успех два основных вклада: с одной стороны, через разработку высокопроизводительных процессов и процессов потребляющих мало энергии, а с другой – через систематическое использование вторичной энергии, что эквивалентно повышению коэффициента использования вторичной энергии.

     В нашей стране электростанции в основном отделены от потребителей. Поэтому огромное количество энергии пропадает. Если бы топливно-энергетический комплекс через энергетические установки был интегрирован с другими производствами, то можно было бы достигнуть огромного эффекта с точки зрения экономии всех ресурсов.

     Эффективность ряда классических процессов может быть существенно увеличена после их переработки с использованием новых подходов и знаний. В частности, химические производства могут состоять из ряда операций, но эти операции будут названы стандартными. Нефть классически перерабатывается путем разделения по фракциям – производится нагрев до различных температур, при каждой улетучивается соответствующая фракция, которая затем конденсируется и улавливается или осаждается в соответствующей емкости. Аналогичный, по сути, процесс используется в совершенно других производствах для получения каких-то продуктов. Обычно он называется дистилляцией, или перегонкой, или ректификацией и проводится с потреблением тепла. Несмотря на то, что эти процессы управляются массой различных параметров, их правильная оптимизация может способствовать существенному увеличению выхода конечного продукта. В рассматриваемом примере в значительном количестве процессов дистилляции рабочей группе удалось снизить потребление энергии более чем на 50 \% и в значительной степени сократить рабочий цикл таких аппаратов, что в свою очередь значительно уменьшило капитальные затраты. В основном это удалось сделать за счет использования новейших знаний в области термодинамики веществ, находящихся в жидком состоянии и вновь разработанных методов математического моделирования таких процессов. Вообще же схема решения этих задач включала усилия в следующих областях: создание модели процесса; разработка технологических схем; подбор материалов и изучение их поведения; разработка экспериментальных установок и проведение экспериментов; проектирование процесса. В целом, фирмой ожидается также экономия в капитальных затратах порядка нескольких сотен миллионов марок.

     В настоящее время общей тенденцией в любом производственном процессе является создание непрерывной технологической схемы. Примером может служить конвейерный способ производства автомобилей. Создание Фордом конвейера было величайшим достижением технологии. Для этого нужно было разбить весь процесс на элементарные операции, и каждый рабочий должен закручивать свою гайку. Соответственно в непрерывных процессах обычно каждая операция осуществляется в отдельном аппарате. Все аппараты соединяются вместе и работают одновременно. Однако в ряде случае есть возможность для синергии – создания комбинированных технологических схем, т. е. совмещения или комбинирования в одном технологическом аппарате нескольких технологических операций. Такое комбинирование, приводящее к созданию более сложной структуры, называется интенсификацией технологии, в то время как результат называется гибридным или комбинированным технологическим процессом. В итоге затраты всех видов ресурсов могут быть существенно снижены. Кроме того, есть еще множество инженерных способов усовершенствования самих аппаратов.

     Безусловно, наиболее эффективные результаты могут быть достигнуты при использовании технологий, основанных на новейших научных достижениях.

В заключение перечислим лишь некоторые общие направления создания энерго- и ресурсосберегающих технологий, способствующих реализации концепции устойчивого развития.

1. Комплексное использование водных ресурсов и замкнутое водоснабжение.

2. Комплексное использование ресурсов литосферы.

3. Многократное использование ресурсов.

4. Комплексное производство энергии и промышленной продукции.