Влияние отраслей хозяйства на природу

Сегодня численность населения мира более чем в три раза превышает данный показатель в середине XX века — к 2022 г. численность населения мира достигла 8 млрд человек по сравнению с 2,5 млрд в 1950 г. При этом ожидается, что в следующие 30 лет население мира увеличится до 9,7 млрд в 2050 г.

С ростом населения увеличивались и потребление ресурсов, масштабы производства, а как следствие, и нагрузка на окружающую среду. Обеспечение максимально возможной защиты окружающей среды от индустриальных объектов, которые потребляют огромное количество природных ресурсов и являются мощными источниками загрязнения, представляет чрезвычайно актуальную проблему на настоящий момент.

Загрязнение окружающей среды

Источники загрязнения окружающей среды

Основные источники промышленного загрязнения атмосферы в России

Электроэнергетика

Под электроэнергетикой подразумевается сложный комплекс мероприятий, направленных на производство, передачу и сбыт электроэнергии. Эта отрасль является наиболее важной для экономики, так как без электричества не могут осуществлять свою деятельность другие предприятия промышленного комплекса и сельского хозяйства.

Однако данная отрасль оказывает самое негативное влияние на атмосферный воздух по количеству выбросов — 17,8% (3,1 млн тонн) в 2021 г. среди совокупных промышленных выбросов.

Основные методики генерации энергии:

• тепловая — электричество образуется при сжигании органических видов топлива (газ, нефть, уголь и др.)

• гидроэнергетика — электричество возникает в результате преобразования кинетической энергии течения воды

• ядерная — считается подвидом тепловой, так как принцип получения электричества схож, но без прямого сжигания топлива: энергия генерируется в результате реакции деления ядра атома

• альтернативные источники — солнечная, ветровая, водородная, гидротермальная, волновая, приливная

Тепловые электростанции

При сжигании топлива идёт выброс токсичных газов и продуктов горения. Помимо этого, осуществляется сброс отработанных загрязнённых и нагретых вод. Большая часть энергетического комплекса приходится на тепловую и атомную энергетику, где потребляются невозобновляемые природные ресурсы. 

Количество выбросов на электростанции или предприятии зависит используемого топлива. Ниже представлены виды топлива в порядке уменьшения количества выбросов (от наименее к более экологичному):

• Торф

• Бурый уголь

• Каменный уголь

• Нефть

• Природный газ

Гидроэлектростанции 

Возведение плотин ГЭС приводит к затоплению значительной части территории вокруг реки, заболачиванию и изменению экосистемы. Замедление течения реки препятствует размножению рыб и самоочищению водоёмов.

Атомные электростанции 

АЭС используют в качестве топлива радиоактивные вещества, что приводит к образованию и последующему захоронению ядерных отходов. Также при риске аварии может произойти радиоактивное загрязнению большой территории.

Добывающая промышленность

Добывающая отрасль включает в себя комплекс промышленных мероприятий по разведке месторождений, добыче полезных ископаемых из недр земли и их первичной обработке (обогащению).

Особенности воздействия горнодобывающих предприятий на природу:

• масштабность

В зоне добычи полезных ископаемых изымаются земли из сельскохозяйственного оборота, вырубаются леса, нарушается целостность земных и водных недр и формируются новые ландшафты.

• энергозатратность

Обслуживание огромного промышленного комплекса требует большого количества энергетических ресурсов. Обычно в качестве топлива используется природный газ, реже — мазут. Помимо этого, задействуется тепловая энергия в виде пара и горячей воды, где нагрев происходит за счёт прямого сжигания топлива. Основная доля потребляемых топливно-энергетических ресурсов приходится на выработку электроэнергии.

• отходы

Переработка руды приводит к образованию и скоплении пустой породы, под хранение и утилизацию которой выделяются площади. Разработка месторождений полезных ископаемых сопровождается формированием терриконов. При переработке добытого материала, обжиге природных и синтетических компонентов, взрывных и технических работах происходит выброс ядовитых газов и пыли, иногда составляющих до 2% всей массы ресурса, в атмосферу.

Обрабатывающая промышленность

Под обрабатывающей промышленностью подразумевается целый комплекс отраслей производства, которые занимаются обработкой и переработкой промышленного и сельскохозяйственного сырья.

Сюда входят:

• чёрная и цветная металлургия

• машиностроение

• деревообработка и целлюлозно-бумажная промышленность

• нефтепереработка и химическая промышленность

• лёгкая и пищевая промышленность

Все отрасли обрабатывающей промышленности наносят вред окружающей среде, разница лишь в ассортименте загрязняющих веществ, степени опасности, объёме выбросов или сбросов и наличии твёрдых токсичных отходов.

Чёрная металлургия

Металлургические предприятия — сложные производственные комплексы, состоящие из различных цехов и часто из более мелких заводов. Технологические процессы на металлургических предприятиях сопровождаются большим выделением газов, пыли, шлаков, сточных вод, мусора, окалины и других выбросов.

В 2021 г. доля предприятий металлургии по общему количеству токсичных выбросов составила 8,1% (1,4 млн тонн), а доля самой добычи металлических руд — 12,4% (2,1 млн тонн).

От общего количества выбросов на долю металлургических заводов приходится 43% выбросов оксида углерода, 23% оксида азота и 20% пыли.

Больше всего выбросов от следующих производств:

Загрязнение территорий при работе металлургических предприятий в зависимости от ветра может распространяться на 20 до 50 км, а на каждый м2 при этом выпадает от 5 до 15 кг пыли. Это создает вокруг предприятий техногенные зоны, в которых токсичные вещества обнаруживаются в почве, воде и растениях.

Металлургическая отрасль, особенно цветная металлургия, использует воду в огромных количествах. Например, для производства 1 тонны никеля уходит 4 тыс. м3 воды, а чугуна — до
200 м3.

Источники загрязнения водных ресурсов:

• солевые растворы, используемые в производстве и обработке металлов

• шламовые воды

• вторичное загрязнение из атмосферных осадков

Цветная металлургия

Степень воздействия цветной металлургии на состояние природной среды аналогична нагрузке на окружающую среду предприятий чёрной металлургии — на них вместе приходится до четверти всех выбросов.

Основная причина сильного загрязнения от данной отрасли — малое содержание металла в руде. В связи с обогащением руды и выплавке металлов образуется большое количество твёрдых отходов.

Загрязнение атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуется выбросами как парниковых газов, так и токсичных веществ (серы, мышьяка и т. д.). Большая часть выбросов приходится на:

• диоксид серы — 75% от суммарного выброса в атмосферу

• оксид углерода — 10,5%

• пыль — 10,4%

Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозёма, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига, индукционные и др.), сушильные агрегаты, открытые склады.

Потребление воды предприятиями цветной металлургии также высоко — около 1 200 млн. м3 в год. Отработанные сточные воды содержат в себе минеральные вещества, флотореагенты, применяемые при обогащении руды, большинство которых токсично солями тяжёлых металлов (медь, свинец, цинк, никель и т. д.) и другими химическими веществами.

Крупные комбинаты цветной металлургии являются самыми мощными источниками и почвенных загрязнений из-за преобладания открытого способа добычи минерального сырья.

Транспорт

Автомобильный

На него приходится 85% загрязнения, особенно в виде выхлопных газов, но машины, автобусы и другие транспортные средства этого вида приводят к различным проблемам:

• загрязнение атмосферы

• усиление парникового эффекта — воздействие на климат

• шумовое загрязнение

Морской

Морской транспорт более всего загрязняет гидросферу — в водоёмы поступает грязная балластная вода из корпусов судов и вода, которой моют плавательные суда. Энергетические установки кораблей загрязняют воздух различными газами (CO2, окись углерода, оксиды серы, оксиды азота, твердые частицы). 

Среди других негативных последствий: риск загрязнения воды нефтью, если танкеры перевозят нефтепродукты, и повышенный уровень шума (под водой и над водой).

Авиационный

Газы авиационных двигателей являются источником загрязнения атмосферы — при работе авиатранспорта в воздух попадают углекислый газ и оксиды азота, пары воды и оксиды серы, оксиды углерода и твердые частицы.

Железнодорожный

Этот вид транспорта наиболее экологичный — образует меньше парниковых газов, не создаёт шумовое загрязнение в непрерывном режиме, железнодорожные насыпи также не создают преграду для миграций животных.

Сельское хозяйство

Негативное влияние с/х на окружающую среду проявляется в следующем:

• загрязнение почв, грунтовых вод и водных объектов удобрениями и пестицидами (только 30-50% химических веществ поглощается растениями, остальное — приводит к загрязнению окружающей среды и негативному влиянию на живые организмы) 

• усиление почвенной эрозии и интенсивности склоновых процессов (оползней, селей и др.) при продольной распашке, рытье карьеров, чрезмерном выпасе скота, вырубке деревьев

• выделение парниковых газов, в частности метана, в животноводстве и рисоводстве

• деградация почв (нарушение её структуры, уплотнение и снижение плодородия) при использовании тяжёлой сельскохозяйственной техники

• засоление или заболачивание почв при их чрезмерном орошении

• вырубка леса, которая влияет на концентрацию углекислого газа в атмосфере, приводит к обмелению/ пересыханию водотоков, а также представляет собой уничтожение среды обитания живых организмов

Комплексное влияние разных отраслей хозяйства усиливает интенсивность отдельных экологических проблем. Одними из таких проблем являются смог и кислотные дожди.

Смог

Смог распространён в больших городах с развитой промышленностью и усиленным дорожным движением. 

Основные источники:

• выхлопные газы автомобилей

• выбросы предприятий в атмосферу

• добыча и сжигание топлива (угольные ТЭС, дома с дровяным или угольным отоплением, транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания)

• мусороперерабатывающие предприятия

• сигаретный дым

• летучие вещества, выделяемые бытовыми и промышленными химикатами

• вулканическая активность как природная причина

• естественные и техногенные пожары

Негативное влияние смога: 

• на здоровье человека (головные боли, воспаления органов дыхания, сердечно-сосудистые заболевания и т. д.) и животных

• на растения (механически, снижая фотосинтезирующую способность, усвоение питательных веществ и воды и т. д.)

• выпадение в виде кислотных дождей, вызывая окисление почв и водоемов, в том числе высоко в горах

• разрушение конструкционных и строительных материалов

• повреждение зданий и памятников культурного наследия

• снижение производительности гелиоустановок, вследствие чего сильно уменьшается количество вырабатываемой энергии

Образование смога может ухудшаться при антициклональной погоде, когда нет осадков и ветра, может наблюдаться температурная инверсия (смог держится у земной поверхности, сдерживаемый наседающим сверху холодным воздухом), а также при расположении города в понижении рельефа, откуда смог также не может быть унесён ветром.

Таким образом, выделяются 2 вида смога:

• природный, вызванный природными катаклизмами (вулканическим извержением, лесным пожаром)

• техногенный, спровоцированный человеческой деятельностью

Кислотные дожди

При сжигании топлива, производстве цветных металлов и химических продуктов в атмосферу выделяются диоксид серы и азота. Данные вещества взаимодействуют с влагой в атмосфере и кислородом и образуют кислоты — серную и азотную. При дальнейшем переносе воздушных масс и выпадают кислотные осадки.

Антропогенные причины:

• выбросы промышленных предприятий (в первую очередь нефтепереработка, металлургия и химическое производство (при производстве серной кислоты))

• выхлопы транспортных средств (при сгорании дизельного топлива, бензина в приземном слое образуются вредные вторичные загрязнители (озон, серная кислота, формальдегид и пероксиацетилнитрат))

• электроэнергетика (от сжигания угля на электростанциях и заводах в атмосферу поступает 70% соединений серы)

• удобрения и пестициды, используемые в сельском хозяйстве

• другие факторы, зависящие от деятельности человека (использование аэрозолей, в состав которых входит хлор; загрязнение атмосферы фреонами, в результате утечки из неисправных холодильников; выделение метана при выращивании злаковых культур; бытовые и промышленные растворители, химическая промышленность, бензозаправки являются источниками летучих органических соединений)

Негативные последствия кислотных дождей:

• повреждение растительности, в том числе фитопланктона, усыхание лесов

• снижение плодородия почв, просачивание токсичных химических веществ в грунтовые воды (тяжёлые металлы транспортируются в подземные воды, которые становятся непригодными для потребления)

• подкисление внутренних вод увеличивает концентрацию ионов металлов, что может привести к гибели рыб, земноводных и водных растений в подкисленных озерах

• разрушение зданий, памятников культуры и других объектов инфраструктуры (коррозия металлических элементов) — наибольший ущерб наносится известняковым конструкциям, изготовленным из мрамора, которые постепенно растворяются под действием кислот и воды