История техногенных загрязнений и пути (направления) экологических изменений металлургических производств

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Загрязнитель – смог 5
1.1 Понятие фотохимического смога 5
1.2 Режим «черного неба» Красноярска. 7
1.3 Загрязнение Москвы 8
1.4 Статистические данные по Магнитогорску. 10
1.5 Промышленное загрязнение – показатель Европейских стран 10
2. Экология металлургического производства 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 15
ЛИТЕРАТУРА 17

ВВЕДЕНИЕ
Металлургия является крупнейшей сферой промышленности, но, как и другие направления экономики, имеет негативное влияние на окружающую среду. С годами это влияние приводит к загрязнению воды, воздуха, почвы, что влечет за собой изменения климата.
Выбросы в атмосферу.
Ключевой проблемой металлургии считается то, что в воздух попадают вредные химические элементы и соединения. Они освобождаются во время сжигания топлива и переработки сырья. В зависимости от специфики производства в атмосферу попадают такие загрязнители как двуокись углерода, алюминий, мышьяк, сероводород, ртуть, сурьма, сера, олово, азот, свинец и др. Эксперты отмечают, что каждый год из-за работы металлургических заводов в воздух поступает не менее 100 млн. тонн сернистого газа. Когда он попадает в атмосферу, то в последующем выпадает на землю в виде кислотных дождей, которые загрязняют все вокруг: деревья, дома, улицы, почву, поля, реки, моря и озера.
Промышленные стоки.
Актуальная проблема металлургии – это загрязнение водоемов промышленными стоками. Дело в том, что водные ресурсы используются на различных этапах металлургического производства. В ходе этих процессов вода насыщается фенолами и кислотами, грубодисперсными примесями и цианидами, мышьяком и крезолом. Перед тем, как сбрасывать такие стоки в водоемы, редко когда их очищают, поэтому весь этот «коктейль» химических осадков металлургии смывается в акватории городов. После этого воду, насыщенную этими соединениями, не то что пить нельзя, но и использовать для бытовых целей.
Последствия загрязнения биосферы.
Загрязнение окружающей среды металлургической промышленностью, прежде всего, приводит к ухудшению здоровья населения. Хуже всего состояние тех людей, которые работают на таких предприятиях. У них развиваются хронические заболевания, которые нередко приводят к инвалидности и летальному исходу. Также все люди, проживающие поблизости с заводами, со временем получают тяжкие недуги, так, как вынуждены, дышать грязным воздухом и пить воду плохого качества, и в организм попадают ядохимикаты, тяжелые металлы и нитраты.
Чтобы снизить уровень негативного влияния металлургии на окружающую среду, необходимо разрабатывать и использовать новые технологии, безопасные для экологии. К сожалению, далеко не на всех предприятиях используются очистительные фильтры и сооружения, хотя это обязательно в деятельности каждого металлургического предприятия.
К сожалению, с каждым годом наблюдается ухудшение экологии, которое влечет за собой губительные последствия в виде наступления глобального потепления, вымирания некоторых видов животных, смещение литосферных плит и прочих неприятностей. Одной из самых опасных и непредсказуемых проблем считается загрязнение городов с металлургическим производством. Российские города – Москва, Красноярск и многие другие, занимают лидирующую позицию в рейтинге самых загрязненных регионов и даже названы городами со смертоносным воздухом. В этом состоит актуальность выбранной темы. Цель работы – показать, как влияет металлургическое производство на человека, живущего в этом городе, в чем заключаются экологические проблемы.
Загрязнитель – смог
1.1 Понятие фотохимического смогаФотохимический смог является проблемой и порождением цивилизации. Он не никогда не возникает в диких природных условиях, но регулярно появляется над крупнейшими городами планеты. А современный город – это, прежде всего металлургические заводы, производства по литью металла, переработчики руды. Что смог из себя представляет?
Смог – это туман, состоящий не из капелек воды, а из загрязняющих веществ. В подавляющем большинстве случаев ими становятся выхлопные газы автомобилей и дым от работающих предприятий. Фотохимический смог отличается от обычного тем, что представляет собой не простое скопление загрязнителей, а результат химических реакций между ними.
Данное явление возникает при наличии определенных условий. В первую очередь, на небольшой высоте над поверхностью земли должно накопиться достаточное количество оксида азота и углеводородов. Второй обязательный фактор – солнечный свет и безветренная погода. Из-за отсутствия ветра, концентрация веществ, участвующих в создании смога увеличивается до тех пор, пока не наступает критический момент.
Вещества вступают друг с другом в достаточно сложную химическую реакцию, что сопровождается активным образованием туманной дымки. Чаще всего условия, для ее возникновения, наступают в летнее время и ранней солнечной осенью.
Чем опасен фотохимический смог?
Этот тип смога опасен сложным химическим составом, который приходится вдыхать людям. Компоненты, входящий в состав такого тумана, способны вызывать одышку, головную боль, першение в горле и кашель. Особенно опасен фотохимический смог для людей, страдающих заболеваниями сердечнососудистой системы и органов дыхания, например, астмой.
Фотохимический смог обладает опасностью отложенных последствий. Это означает, что длительное и частое пребывание в нем может негативно отразиться на здоровье не сразу, а через несколько лет. При самом неблагополучном стечении обстоятельств в составе тумана могут присутствовать сильные канцерогенные вещества, вызывающие рак.
Борьба со смогом
В глобальном плане, условия возникновения фотохимического смога можно учитывать еще при планировании будущего населенного пункта. На территории Российской Федерации и некоторых соседних стран есть города, расположенные на рельефе, ограничивающем ветер и рассеивание вредных веществ. Хорошим примером служит Новокузнецк, где имеются серьезные промышленные предприятия, но город окружен горами с трех сторон и не подвергается достаточной «вентиляции». В безветренную погоду здесь практически всегда образуется смог.
В уже имеющихся условиях важно стремиться к сокращению выбросов отравляющих веществ в атмосферу. Практическими шагами для достижения этого могут стать разработка и установка эффективных фильтрующих систем на предприятиях. В более глобальном плане возможно изменение технологии производства.
Внедрение общественного и личного транспорта на электрической тяге является одним из важнейших шагов в борьбе с фотохимическим смогом. Отсутствие выхлопных газов серьезно ослабит химическую «базу» для образования вредного тумана.
Еще одним мероприятием по повышению качества жизни на территориях, подверженных смогу, может стать создание естественной вентиляции. Это связано с серьезными работами по профилированию рельефа и созданию выемок в горных массивах.
На практике из вышеперечисленных методов, широко внедряются лишь фильтровальные сооружения на промышленных предприятиях. Более масштабные шаги, наподобие строительства инфраструктуры под электрический общественный транспорт, и, тем более, создания «вентиляционных трактов» в рельефе местности, требуют серьезного финансирования. А с этим практически всегда – большая проблема.
В городах металлургического производства часто наблюдается смог, нависающий над жителями населенного пункта. Благоприятными условия проживания считаются лишь тогда, когда на улице шквал или ураган, то есть присутствует сильный ветер, способный развеять вредоносные воздушные массы. В наиболее загрязненных районах наблюдаются увеличения различного рода заболеваний у населения: нарушение работы нервной системы, психические расстройства у граждан, аллергические заболевания и проблемы с сердечнососудистой системой. Помимо этого, профессора утверждают, что формальдегид может спровоцировать возникновение онкологических заболеваний органов дыхания, астму, лейкемию и прочие недуги.
1.2 Режим «черного неба» Красноярска.На территории города функционирует большое количество промышленных предприятий, которые в таком количестве выбрасывают различные химические отходы, что Красноярск накрывает смогом. Некоторые предприятия используют запрещенное оборудование, в результате которого в воздух поступают такие опасные вещества, как диоксид серы, оксид углерода, сероводород, диоксид азота и оксид азота. На протяжении прошлого 2018 года режим «черного неба» вводился 7 раз. К сожалению, правительство не спешит принимать меры, и жители города вынуждены продолжать вдыхать отравленный воздух. Эксперты назвали Красноярск «территорией экологического бедствия».
Фото Красноярск. Режим «черного неба».
1.3 Загрязнение МосквыКак ни парадоксально, большее количество населения Москвы умирает не от тяжких автокатастроф или редких болезней, а именно от экологической катастрофы – сильного загрязнения воздуха. В дни, когда ветра практически нет, воздух насыщен отравляющими веществами. Каждый житель города вдыхает около 50 кг отравляющих веществ разного класса ежегодно. Особенно подвержены опасности люди, проживающие на центральных улицах столицы. Одними из распространенных заболеваний, одолевающих москвичей, являются нарушения в работе сердца и функционировании сосудов. Не удивительно, ведь концентрация диоксида серы в воздухе настолько велика, что провоцирует отложение бляшек на стенках сосудов, что в свою очередь приводит к инфарктам. Кроме того, в воздухе находятся такие опасные вещества, как оксид углерода и диоксид азота. Отравители воздуха вызывают астму у людей и влияют на общее здоровье жителей города. Мелкая пыль, взвешенные вещества также оказывают негативное влияние на функционирование систем и органов человека. Самой распространенной причиной загрязнения воздуха Москвы являются транспортные средства. Выхлопы машин составляют 80% всех химических средств, попадающих в воздух. Сосредоточение выхлопов на низких слоях воздуха позволяет им беспрепятственно попадать в легкие и оставаться там на длительное время, что разрушает их структуру. Более всего подтверждены опасности люди, находящиеся на дороге от трех и более часов в день. Не меньшее влияние оказывает зона ветров, которая провоцирует задержку воздуха в центре города, а с ним и всех отравляющих веществ.
Мусоросжигательные заводы Москвы – аналог металлургического производства
Одной из причин загрязнения окружающей среды является работа ТЭЦ. Среди выбросов станции различают угарный газ, взвешенные вещества, тяжелые металлы и диоксид серы. Многие из них не выводятся из легких, другие же могут спровоцировать рак легких, откладываются в бляшках сосудов и поражают нервную систему. Самыми опасными котельными считаются те, которые работают на мазуте и угле. В идеале человек не должен находиться ближе, чем на один километр от ТЭЦ. Одними из губительных предприятий, отравляющих здоровье людей являются мусоросжигательные заводы. Их расположение должно быть вдали от мест проживания людей. Для справки жить от такого неблагоприятного завода следует на расстоянии не менее чем один километр, находиться возле него не более суток. Самыми опасными веществами, производимыми предприятием, являются канцерогенные соединения, диоксиды и тяжелые металлы.
1.4 Статистические данные по Магнитогорску.В результате этого в Магнитогорске наметилась негативная медико-демографическая тенденция. Средний возраст умерших в городе мужчин - 57,5 лет, женщин - 70,9 лет. В структуре общей смертности населения более 30 процентов составляют лица трудоспособного возраста; 86,6 процента смертности определяют: болезни системы кровообращения, новообразования. В среднем каждый мужчина в городе Магнитогорске не доживает до пенсионного возраста по причине болезни 2,5 года. Работающий на металлургическом предприятии не дорабатывает до пенсионного возраста по причине инвалидности от осложнения сосудистых заболеваний 6 лет; онкологических: мужчины - 4,8 лет, женщины - 8,8.
1.5 Промышленное загрязнение – показатель Европейских странГермания является страной с хорошо развитой промышленностью и сельским хозяйством. Из этих двух сфер и складываются ее основные проблемы экологии. Воздействие на природу от промышленных предприятий и возделывания полей составляет 90% антропогенной нагрузки на экологическую систему.
Особенности страны
Германия занимает второе место в Европе по численности населения. Ее территория и уровень технического потенциала позволяет развивать сложное промышленное производство, среди которого: автомобилестроение, машиностроение, металлургия, химическая промышленность. Несмотря на ответственный подход к технологиям, большая концентрация предприятий неизбежно ведет к накоплению в воздухе вредных веществ.
Немецкая национальная педантичность исключает «непредвиденные» выбросы отравляющих веществ в атмосферу или разлив химикатов на почву. Здесь имеются все необходимые фильтрующие системы, реально работают природоохранные технологии, а также законодательство. За нанесение вреда природе положены серьезные санкции, вплоть до принудительной остановки провинившегося предприятия.
Территория Германии имеет различный рельеф. Здесь есть как гористая местность, так и ровная, состоящая из полей. Эти районы широко используются под сельское хозяйство. Определенные виды деятельности, направленные на получение хорошего урожая, также вносят вклад в загрязнение воздуха и водоемов.
Несмотря на отличные технологии, применяющиеся на немецких заводах, полностью исключить попадание вредных веществ в атмосферу нельзя. Даже в системах замкнутого цикла и многократной вторичной переработки все равно остается пусть и маленький, но процент «выхлопа». Учитывая высокую плотность заводов и фабрик, это дает о себе знать ухудшением состава воздуха над крупными промышленными районами.
При определенных условиях (отсутствие ветра, яркий солнечный свет, плюсовая температура воздуха) над крупнейшими немецкими городами можно наблюдать смог. Это туман, состоящий из мельчайших частиц выхлопных газов автотранспорта, выбросов с предприятий и прочих загрязнителей. Промышленный смог способен превращаться в фотохимический, когда составляющие вещества вступают в реакцию друг с другом, образуя новые соединения. Такой тип смога особенно опасен для человека, вызывая различные реакции организма – кашель, одышку, слезотечение и т.д.
Хорошо развитое сельское хозяйство Германии широко использует пестициды. Под этим термином понимаются различные вещества, призванные бороться с сорняками, насекомыми, грызунами и т.д. Пестициды защищают урожай, позволяют получать большие объемы с одной единицы площади, повышают стойкость плодов к болезням и продлевают срок хранения. Распыление пестицидов над полями, как правило, осуществляется при помощи авиации. При этом химикаты попадают не только на культивируемые растения, но также и на дикую растительность, в водоемы. Данный факт приводит к отравлению большого числа насекомых и мелких животных. Причем негативное воздействие может происходить по пищевой цепочке, когда, например, страдает птица, съевшая отравленного кузнечика. Еще один менее важный фактор загрязнения – возделывание полей. В процессе вспахивания земли в воздух поднимается большое количество пыли, оседающей на листьях деревьев и траве. Косвенно это негативно влияет на возможность опыления цветов, но это обстоятельство имеет значение только в условиях засушливого лета. Совместно с высокоразвитыми металлургическими производствами, в целом, каждый немец – заложник потенциально опасного сложившегося экологического ресурса своей родной страны.
Экология металлургического производстваВажнейшим документом в области природоохранной деятельности металлургических предприятий в РФ является экологический стандарт ГОСТ Р ИСО 14001, разработанный на базе международной системы стандартов ISO 14000, которой, в свою очередь, руководствуются страны Европейского Союза, Японии, США и мн. др. Особенностью данной системы стандартов является ее ориентирование не на конкретные технологии или количественно - качественные показатели (объем выбросов, концентрации веществ и т.п.), а на систему экологического менеджмента (СЭМ) (или СУОС - система управления охраной окружающей среды - в редакции ГОСТ Р ИСО 14001).
Как следует из подготовленного Росстатом бюллетеня «Основные показатели охраны окружающей среды», на металлургию (черную и цветную) приходится примерно треть всех промышленных выбросов в атмосферу, в то время как продукция предприятий металлургических предприятий составляет лишь 17% от общего объема промпроизводства. Правда, загрязняют атмосферу металлурги по-разному. Предприятия черной металлургии «специализируются», прежде всего, на оксиде углерода, которого выбрасывают в воздух по 1,5 млн. тонн в год. Производители цветных металлов больше «предпочитают» диоксид серы, которым обогащают атмосферный воздух на 2,5 млн. тонн ежегодно. Всего металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу 5,5 млн. тонн загрязняющих веществ. Все это в итоге выпадает на головы жителей крупных металлургических центров. Существуют регионы, для которых присутствие металлургического комбината становится главной, если не единственной экологической проблемой. Например, Новолипецкий металлургический комбинат дает 88% всех выбросов загрязняющих веществ в Липецкой области. Крупные металлургические центры - Кемерово, Липецк, Магнитогорск и Новокузнецк - включены в список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Аэрогенная нагрузка загрязняющих веществ в городах Орске и Новотроицке составила 0,71 т/жителя и 1,9 т/м2 , 0,83 т/жителя и 1,7 т/м2 соответственно. [1]
Работа предприятий по переработке металла способствует возникновению следующих экологических проблем:
1. Загрязнение атмосферы (основная проблема данного производственного комплекса;
2. Загрязнение гидросферы, включая поверхностные и подземные воды;
3. Накопление и необходимость складирования различных твердых промышленных отходов;
4. Разрушение земель за счет образования карьеров, отвалов и т.д.;
5. Формирование техногенных геохимических аномалий;
6. Вредное воздействие на почвы, растительный и животный мир;
7. Неблагоприятное воздействие на здоровье человека.
Нельзя сказать, что металлурги ничего не вкладывают в экологию. По данным статистики, инвестиции металлургических предприятий, связанные с охраной окружающей среды составили более 4 млрд. рублей. Однако, эта сумма не может решить всех проблем, к тому же доля металлургии в общем объеме экологических инвестиций постепенно падает. И хотя многие промышленные предприятия и декларируют, что выделили большие суммы на природоохранные цели, общественности крайне редко удается узнать, куда именно пошли эти деньги. Государство же в отношениях с промышленными гигантами пока проявляет принципиальность только в налоговых вопросах. [2]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выбросы вредных веществ предприятиями металлургической отрасли оказывают вредное воздействие на здоровье населения и природу, которое проявляется на местном и региональном уровнях. Поскольку загрязняющие воздух вещества могут распространяться от источников выбросов на расстояния в несколько сотен километров, от них страдают не только население и экосистемы в районах производства, но и расположенные на значительных расстояниях от них очень уязвимые северные арктические и тундровые, а также особо охраняемые природные территории.
На долю предприятий по переработке в готовую продукцию железных руд приходится 20-25% пылевых выбросов, 25-30% выбросов в атмосферу окиси углерода, более 50% окислов серы от их суммарного объема в стране. Выбросы этой отрасли содержат в своем составе более 60 вредных ингредиентов, среди которых лидируют сероводород, фториды, углеводороды, соединения марганца, ванадия, хрома и др. На предприятия металлургической переработки приходится до 20-25% водопотребления в промышленности, они способствуют сильному загрязнению поверхностных вод.
Металлургическая отрасль находится на втором месте среди всех других отраслей промышленности по атмосферным выбросам. Предприятия черной и цветной металлургии при извлечении металлов вынуждены использовать руду с очень низким содержанием полезных компонентов. Таким образом, на обогащение и плавку поступает огромный объем руды, а это, в свою очередь, порождает большие количества отходящих газов из неиспользуемых компонентов. Именно загрязнение атмосферы является главной причиной экологических проблем, возникающих в результате деятельности металлургических гигантов. Выбросы из труб приводят к загрязнениям почв, уничтожению растительности и образованию техногенных пустошей вокруг крупных заводов. К тому же, экологические проблемы отечественной металлургии обостряются из-за высокого износа оборудования и устаревших технологий. По данным Минпромэнерго, до 70% всех мощностей в отечественной металлургической промышленности являются изношенными, устаревшими и убыточными. Как следует из подготовленного Росстатом бюллетеня «Основные показатели охраны окружающей среды», на металлургию (черную и цветную) приходится примерно треть всех промышленных выбросов в атмосферу, в то время как продукция металлургических предприятий составляет лишь 17% от общего объема промышленного производства.
Вокруг металлургических предприятий образуются техногенные зоны, во всех поверхностных образованиях которых (почве, снеге, воде, растительности) содержится широкий набор вредных веществ. Требуются огромные затраты для защиты окружающей среды от пагубного воздействия металлургических заводов. Однако, есть способ снизить уровень загрязнения с меньшими затратами денежных средств. Иногда выгоднее использовать технологический процесс, который менее загрязняет окружающую среду, чем контролировать уровень загрязнения и организовывать борьбу с выбросами с использованием старых традиционных технологий, которые требуют огромных затрат.
ЛИТЕРАТУРА

1. Антипанова H.A., Абдуллин А.Г. Влияние предприятий черной металлургии на качество питьевой воды // ЭкиП. Ноябрь 2015. - С. 40-43.
2. Барышева И.В., Степанов A.M. Нормирование атмосферных выбросов металлургических комбинатов // ЭкиП. Сентябрь 2015. - С. 16-20.
3. Брагинец Н.Г., Батманов А.И., Зельцер И.Г. Защита воздушного и водного бассейнов от выбросов металлургических заводов // М.: Металлургия. 1980. - 47 с.
4. Груздева Л.П., Груздев B.C. Пути снижения вредного влияния металлургических предприятий на окружающую среду: Сб. Вопросы прикладной геоэкологи. / М.: ГУЗ, 2014. - С. 99-08.
5. Груздева Л.П., Груздев B.C., Суслов C.B. Анализ загрязнения окружающей среды металлургическими и металлообрабатывающими предприятиями // Вестник МПУ, серия экология и охрана природы. - 2012. - № 5. - С. 16-21.
6. Осипов Ю.К. Экологические проблемы Кузбасского региона // Изв. Вузов: Черная металлургия, 2011,- № 2,- С. 69-71.
7. Проблемы экологии в металлургическом производстве 90: Тез. Докл. Конф. - Мариуполь. - М. 1990. - 103 с.
8. Технология металлов и материаловедение / Под ред. Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. - М.: Металлургия, 1987.
9. Фоменко А.И. Инженерная экология: экологическая безопасность предприятий металлургического комплекса // Инженерная экология. № 6. - 2011. -С. 46-54.