Экологическая парадигма современного экономического развития в сфере окружающей среды. Синергетический подход

Абдуллаев Н.А.

Наблюдаемое рассеивание в атмосфере выбрасываемых из дымовых труб и вентиляционных устройств загрязняющих веществ подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс их рассеивания существенное влияние оказывают следующие факторы: состояние атмосферы, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота и диаметр источника выбросов, расположение источников, рельеф местности.

Ухудшение экологической ситуации обусловлено также различными причинами, среди которых наиболее характерные: превышение предельно установленных экологических нагрузок на окружающую среду; изменение структуры производства, не приводящее иногда к улучшению качества среды; возрастание участия энергетики в сфере экономики, которое не обеспечено системой безопасности окружающей среды; возрастание плотности промышленного производства, в частности в городской среде; технологическая и техническая отсталость в отдельных отраслях экономики. Такие процессы в сфере окружающей среды имеют по отдельным производствам постоянный характер, их устранение

имеет важные положительные экологические последствия. Однако в большей степени загрязнения негативного характера имеют вероятностный характер возникновения, как обстоятельства неуправляемого и непрогнозируемого явления. В большинстве случаев это приводят в итоге к причинению вреда окружающей среде. Все эти процессы увеличивают нагрузку на среду проживания общества, ведут к усложнению возможностей восстановления первичных свойств среды до требуемого уровня их качества. Нерешенность проблем устранения, снижения, оптимизации негативного воздействия на окружающую среду и обеспечение в отдельных случаях не превышения предела устойчивости окружающей среды. важны для современной экономики. В период новейшей истории страны необходимо устранить ситуации по усугублению текущего состояния качества окружающей среды.

Экологическое пространство государства, качество которой характеризуется различными показателями качества окружающей среды, выглядит как лоскутное одеяло. В атмосферном воздухе можно обнаружить аэропланктон, то есть находящиеся во взвешенном состоянии частицы биологической природы. В его состав входят бактерии, вирусы, споры плесневых грибов, дрожжевые грибы, актиномицеты, споры мхов и папоротников. Они привносятся в атмосферный воздух из почвы. Кроме того, в атмосферном воздухе может в незначительной концентрации (0,0001 %) содержаться космическая пыль. Морская пыль, которая может присутствовать в атмосферном воздухе, образуется вследствие испарения воды морской воды и представляют собой кристаллы соли. В разгар цветения от растений в атмосферный воздух могут поступать до нескольких миллионов гранул пыльцы. Содержание пыльцы зависит от сезона года, наличия и особенностей растительности, которые впоследствии с дождем переносятся на почву.

Составленный атлас суммарной антропогенной нагрузки на природные системы субъектов Российской Федерации [42] представляет имеющиеся фактические уровни экологического воздействия на окружающую среду на территории пространства государства от действующих производств различных отраслей экономики. Данный атлас фиксирует фактические показатели качества среды в пределах рассматриваемого пространства, где представляются данные по наличию или отсутствию экологических загрязнений, что обусловлено имеющимися особенностями производственной деятельности.

42

Экологический атлас России / под ред. Н. С. Касимова и др. – М.: Карта, 2002. – С. 128.

В процессах загрязнения важное значение имеют отрасли промышленности, которые оказывают различное воздействие на атмосферу. Исходя из данного определения, загрязнение рассматривается как процесс, ухудшающий качество окружающей среды, где деградация естественных экологических систем или истощение природных ресурсов являются результатом негативных проявлений деятельности общества.

Наиболее значимыми антропогенными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются следующие отрасли экономики:

• теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.),

• автотранспорт;

• черная и цветная металлургия;

• нефтедобывающее и нефтеперерабатывающее производство;

• машиностроение;

• производство стройматериалов и т. д.

Для предприятий теплоэнергетики (теплоэлектростанции, котельные установки) характер загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания минерального топлива обусловлен следующими факторами:

• видом топлива;

• условиями его сжигания в различных топочных устройствах;

• наличием и технической эффективностью очистных сооружений;

• условиями выбросов (высотой труб, скоростью выхода газов и их температурой).

В последние годы цветная металлургия прочно занимает одно из ведущих мест по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Технология производства цветных металлов связана с образованием большого объема газа, который содержит диоксид серы, диоксид углерода, аэрозоли конденсации металлов. При производстве свинца, цинка, меди, кобальта, никеля, алюминия атмосферный воздух может загрязняться оксидами указанных металлов, фтористым водородом, пылью глинозема, смолистыми веществами и канцерогенными ПАУ, в частности 3,4-бензпиреном. Ведущими составляющими выбросов предприятий черной металлургии являются угольная пыль, пыль с высоким содержанием диоксида кремния, оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота.

Современная энергетика базируется в основном на использовании таких горючих ископаемых, как уголь, нефть, природный газ, торф. В зависимости от типа ископаемых существенно меняется состав и количественные соотношения отдельных видов загрязнителей. При сжигании каменного угля, кроме газообразных выбросов, образуется зола, которая

распределяется на две части: одна оседает, остается в топке, другая выносится через трубы вместе с газами в атмосферу (летучая зола). Количество летучей золы зависит от метода сжигания угля и ее качества. Она на 95 % состоит из мельчайших твердых минеральных частичек размером до 5 мкм. В минеральной части золы содержится 42–49 % диоксида кремния, 24–38 % алюмосиликатов, 10–16 % соединений железа, кальций, магний и другие. В золе присутствуют некоторые металлы, которые принято считать канцерогенами (хром, никель, бериллий, мышьяк) и естественные радионуклиды. Неполное сгорание углеводородного топлива ведет к образованию канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (далее – ПАУ), в том числе бенз(а)пирена. Нефтедобывающая промышленность вышла на 3-е место по объему загрязняющих веществ, на ее долю приходится около 20 % выбросов от стационарных источников в промышленности. Загрязнение атмосферного воздуха связано со способностью нефти к испарению. Основными компонентами выбросов являются оксид углерода, различные углеводороды, диоксид серы, сероводород, оксиды азота. Загрязнение атмосферы продуктами неполного сгорания углеводородного топлива являются оксиды углерода и соединения серы – органическая, сульфидная и сульфатная сера. Минеральные примеси представляют собой силикаты, сульфаты, сульфиды, карбонаты, оксиды металлов, фосфаты, хлориды щелочных металлов. Среди газообразных загрязнений атмосферного воздуха теплоэлектростанций ведущее место занимают оксиды серы. Наиболее высокое содержание данного соединения отмечается при сжигании мазута. Практически вся сера, содержащаяся в мазутах, при сжигании превращается в диоксид серы. В машиностроении состав отходящих газов меняется в зависимости от особенностей технологических процессов. В выбросах могут содержаться оксиды углерода, серы, азота, пыль, оксиды фенол, аммиак, бензол, формальдегид, метан и другие вещества.

Итак, основными источниками загрязнения атмосферного воздуха выбросами вредных (загрязняющих) веществ в городах являются стационарные источники (производственные предприятия) и передвижные источники (автомобильный, железнодорожный транспорт и другие). Именно загрязнения являются источниками ухудшения качества воздушного бассейна, которое происходит в результате поступления в него продуктов сгорания топлива, выбросов газообразных и взвешенных веществ от различных производств, выхлопных газов автомобильного транспорта, испарений из емкостей для хранения химических веществ и топлива, газовыми выделениями и залповыми выбросами от полигонов захоронения твердых коммунальных отходов, пыли из узлов погрузки, разгрузки и сортировки сыпучих строительных материалов, топлива, зерна и т. п.

Особенностью передвижного (в частности, автомобильного) транспорта, как источника загрязнения атмосферы, является быстрое увеличение его численности в крупных городах, что приводит к увеличению выбросов вредных веществ в атмосферу. Автомобиль, в отличие от промышленных предприятий и предприятий теплоэнергетики, является передвижным источником загрязнения окружающей среды и его негативное воздействие распространяется и на жилые районы, места отдыха и т. д. Выбросы рассеиваются на уровне дыхания человека, распространяются на территории городской застройки. Степень загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом зависит от типа автомобиля (грузовой, легковой), состава выхлопных газов, наличия или отсутствия очистки выхлопных газов, интенсивности и организации движения автотранспорта, ширины улиц, рельефа местности и метеоусловий. Выхлопные газы содержат более 200 химических веществ, в том числе продукты неполного сгорания топлива (углекислый газ, альдегиды, кетоны, углеводороды, в том числе канцерогенные), водород, сажу, перекисные соединения, продукты термических реакций азота с кислородом, за счет чего образуются оксиды азота, вещества, которые входят в состав топлива (соединения свинца, диоксид серы). Количество и состав отработанных газов определяются конструктивными особенностями автомашин (тип двигателя), режимом работы их двигателей, техническим состоянием, качеством дорожного покрытия, метеорологическими условиями, географическим местоположением городской среды, качеством применяемого топлива. Наименее благоприятные режимы работы двигателя – малые скорости и холостой ход. Увеличение плотности транспортных средств на магистралях и дорогах ведет к изменению режима движения и увеличению времени разгона, которое характеризуется наиболее интенсивным выбросом отработанных газов.

Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют различные присадки. В течение многих лет широко применялся тетраэтилсвинец, в последние годы его использование ограничено и сейчас используют менее токсичные антидетонаторы.

Большое значение имеют интенсивность и плотность транспортных потоков. При малой плотности потока (10 автомобилей/км) возможно движение со свободной скоростью, при групповом движении (11–30 автомобилей/км) падение скорости потока ведет к дополнительному расходу топлива. При колонном движении (31–100 автомобилей/км) скорость потока снижается вплоть до затора, что еще больше увеличивает расход топлива и, следовательно, повышает уровень загрязнения воздуха. Учитывая растущее число автомобилей, немаловажную роль в аэрозольном загрязнении атмосферного воздуха играет образование мельчайших (дисперсных) частиц автомобильных покрышек, образующихся при движении автотранспорта.