 |
Концепция устойчивого развития
|
|
|
|
Экологические проблемы металлургического производства
конспект лекций
Новокузнецк
Введение
В промышленности имеет место существенный расход материальных и энергетических ресурсов и высокая степень давления на окружающую среду. Больше половины потребляемых объемов сырья и энергии превращается в отходы. Содержание газообразных выбросов от общего удельного выброса вредных веществ в технологических процессах составляет 85,4 %, и практически они не очищаются; это связано с характерными особенностями газообразных выбросов энергетики: запыленностью; значительными объемами отходящих газов; низкой концентрацией загрязняющих веществ относительно объемов отходящих газов и многокомпонентностью их состава; наличием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в том числе смолистых канцерогенных веществ – бенз[а]пирена (БП), органических галогенов – диоксинов; наличием серо- и азотсодержащих соединений.
Энергетика отличается высокой степенью давления на окружающую среду. Максимальный экологический эффект могут дать лишь мероприятия по техническому и технологическому перевооружению промышленности с переходом на передовые малоотходные энерго- и ресурсосберегающие, экологически щадящие технологии.
Таблица 1.1 – Основные загрязнители атмосферного воздуха
| Загрязнители | Основные источники | Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м3 | Химические процессы взаимодействия с окружающей средой | Воздействие на здоровье человека | Воздействие на окружающую среду | ||
| Природные | Искусственные | Металлургия РФ | |||||
| Твердые частицы (пыль, зола и др.) | Вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары, испарения морской соли и др. (около 3760∙106 т/год – 94 % от общего количества) | Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках (около 240∙106 т/год – 6 %) | 1,2∙106 т/год (0,5 %) | В городских районах 0,04-0,4 | В зависимости от химического состава и размера частиц | Зависит от химического состава | Снижение солнечного освещения и видимости, увеличение облачности и туманности. Разрушение и загрязнение материалов. Возможное снижение температуры Земли в результате длительного воздействия |
| Сернистый ангидрид SO2 | Вулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в море (около 150∙106т/год – 50 % от общего количества) | Сжигание топлива, нефтепереработка, ЧМ и ЦМ ((150-175) ∙106 т/год – 50 %) | 1,13∙106 т/год (0063 %) | В городских районах до 0,5-1 | Атмосферное окисление до SO3 приводит к образованию тумана, содержащего пары серной кислоты. Абсорбция и химическая реакция со взвешенными частицами | Заболевание дыхательных путей | Хроническое поражение растений, снижение урожайности в сельском хозяйстве, уничтожение лесов. Ускоренная коррозия металлов, порча различных материалов |
| Продолжение таблицы 1.1 | |||||||
| Хлорорганические вещества. Фосген (СОCl2), полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД), полихлорированные дибензофураны (ПХДФ) и др. | Природа этих выбросов не дает | Диоксины и фураны имеют техногенное происхождение - образуются в технологиях, связанных с производством хлорорганических соединений, при утилизации отходов, сжигании всех видов топлива, хлорировании питьевой воды, выхлопах автомобилей, обработке гербицидами, в целлюлозобумажном производстве, черной и цветной металлургии | нет данных | нет данных | Диоксины и фураны – вещества, чужеродные живым организмам; исключительно токсичны, так как вписываются в рецепторы живых организмов и подавляют их жизненные функции, заставляя функционировать иначе. | Диоксины и фураны обладают канцерогенным, тератогенным, мутагенным, иммунодепрессантным, эмбриотоксическим действием; накапливаются в печени, коже, кровеносных органах, жировой ткани; угнетают деятельность щитовидной железы, иммунной системы, вызывают иммунодефицит, нарушения во всех процессах обмена веществ | Эти соединения даже в незначительных дозах губительно воздействуют на все формы живой материи |
| Оксиды азота NOx | Лесные пожары (770∙106 т/год – около 93 % от общего количества) | Окисление атмосферного азота и азота топлива при высокой температуре – энергетика, промышленность, автомобили (около 55∙106 т/год – 7 %) | 0,5∙106 т/год (0,82 %) | В районах с развитой промышленностью и автотранспортом – до 0,2, в других до 0,05 | В процессах горения образуется 95-100 % NO, который окисляется в атмосферном воздухе до NO2 атмосферным озоном. В выбросе отопительных | Уменьшение содержания гемоглобина в крови | Поглощение солнечного света, образование коричневой дымки, которая является одним из главных компонентов фотохимических туманов |
| Продолжение таблицы 1.1 | |||||||
| установок, газовых турбин и дизелей 70-90 % NO, 10-30 % NO2 | - смогов. Разрушение ряда материалов, снижение урожайности в сельском хозяйстве, уничтожение лесов | ||||||
| Оксид углерода СО | Лесные пожары (11∙106 т/год), выделения океанов (10∙106 т/год), окисление терпенов (12∙106 т/год – 5-10 % от общего количества) | Неполное сгорание топлива (автомобили, промышленность до 250-350∙106 т/год – 90-95 %) | 4,0∙106 т/год (1,2 %) | 1-50 (в зависимости от интенсивности автотранспорта, близости металлургических производств) | Медленное окисление до СО2 в нижнем слое атмосферы. В целом химическая инертность по отношению к другим компонентам городской атмосферы | То же | Никакого воздействия на высшие растения при концентрации менее 1 мг/м3 не выявлено |
| Окончание таблицы 1.1 | |||||||
| Летучие углеводороды и их продукты | Лесные пожары, поступления природного метана (из почвы болот) и природных терпенов (2600∙106 т/год – 97 %) | Неполное сгорание органического топлива (автомобили), дожигание отходов, испарения растворителей и продуктов нефтепереработки (80∙106 т/год – 3 %) | 0,3∙106 т/год (0,3 %) | В районах с развитым автотранспортом и промышленностью – до 3) | Реакции с СО и О3 с образованием альдегидов, кислот и других соединений | Раздражающее действие некоторых продуктов окисления углеводородов (альдегидов) на глаза и дыхательные пути | Поражение растений некоторыми соединениями при концентрации выше 0,02 мг/м3. Понижение видимости, частое появление запаха |
| Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ, в том числе БП) | Природа этих выбросов не дает | Неполное сгорание органического топлива в стационарных установках и двигателях автомобилей и самолетов, выбросы химических, металлургических, нефтеперерабатывающих и асфальтобетонных заводов (100 %) | нет данных | Вблизи асфальтобетонных заводов и при сжигании твердого топлива в слое – до 0,01 | Понижение видимости, поглощение солнечного света, адсорбция на взвешенных частицах, образование комплексов с ароматическими углеводородами, которые воздействуют на генетический аппарат живой клетки, накопление в объектах окружающей среды. | Поражение печени, желудочно-кишечного тракта, нервной системы, онкологические заболевания | Поражение растений, животных, образование фотохимических туманов, смогов |
Сжигание любого вида топлива (угля, кокса, мазута, нефти, природного, доменного, коксового газа и др.) сопровождается выделением в атмосферу ПАУ, в том числе БП. БП образуется при высоких температурах из алифатических и прочих ароматических углеводородов путем взаимодействия свободных радикалов. При сжигании топлива БП начинает образовываться уже при температурах 300-400 ºС, основная масса – при температуре 600-700 ºС и выше. Полное разрушение БП наблюдается при температурах 1500-1700 ºС[4, с. 25].
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диоксины – хлорорганические соединения (например: полихлорированные бифенолы (ПХБ), полихлордибензодиоксины/фураны (ПХДД/Ф), гексахлорбензолы (ГХБ)). Сегодня известно более 1000 видов различных диоксинов. Диоксины – опаснейшие экотоксиканты биосферы, обладающие мощным мутагенным, иммунодепресантным, канцерогенным, тератогенным, эмбриотоксикантным действием. Наиболее токсичные из них обладают сильной канцерогенной активностью, они в 67 раз токсичней HCN и в 500 раз алколоида стрихнина. Этот побочный продукт образуется в химической, целлюлозно-бумажной, металлургической, электротехнической, текстильной и др. отраслях промышленности. Основными источниками образования диоксинов являются процессы сжигания топлива (50-100 г/год) и производства стали и железа (50-150 г/год). Количества образующихся в результате хозяйственной деятельности человека диоксинов мизерны, но проблема в том, что они обладают чрезвычайно высокой токсичностью и устойчивостью существования в природных условиях. Они накапливаются в объектах окружающей среды, и их концентрация в мире в современных условиях продолжает расти. Они переносятся в воздухе на большие расстояния. Особенно опасно заражение морей, рек, донных осадков, рыб. Период полураспада диоксинов в почве составляет 10-12 лет, а в организме человека 6-8 лет[5-6].
|
|
|
Причиной исключительной токсичности диоксинов является то, что эти вещества удивительно точно вписываются в рецепторы живых организмов и подавляют их жизненные функции, заставляя функционировать иначе. В малых дозах они не столько отравляют, сколько видоизменяют живое. У людей, контактировавших с этими ядами, могут родиться дети с различными патологическими отклонениями из-за тератогенного воздействия. Возможно также развитие психического расстройства, возникновение раковых опухолей. Диоксины способствуют образованию канцерогенных веществ, вызывают глубокие нарушения практически во всех процессах обмена веществ, подавляют работу иммунной системы человека. Возникает состояние своеобразного «химического СПИДа».
Аномально высокие токсичные свойства диоксинов связаны не только со строением этих соединений, но и с их специфическими химическими и физическими свойствами: не разрушаются кислотами; устойчивы в щелочах; не разрушаются окислителями в отсутствии катализаторов; не растворяются в воде; обладают высокой адгезией к любым поверхностям; накапливаются в жировых продуктах. Это очень устойчивое кристаллическое соединение без запаха. Для его разложения необходима температура выше 800 ºС (при 700 ºС в течение 21 с распадается только 50%; период полураспада при 1200 ºС составляет 10-4 с).
Основным «поставщиком» диоксинов является промышленность. Диоксины – незапланированный побочный продукт технологии, на который раньше не обращали внимание. Процессы неполного сгорания органических веществ (технические масла, мазут, древесный уголь, дрова, бытовой мусор, автомобильный бензин) также являются источниками загрязнения окружающей среды веществами типа диоксинов. Металлургия является одним из мощных источников диоксинов.
|
|
|
Концепция устойчивого развития
В мире наметился процесс глобализации мировой экономики, проводниками которой стали такие влиятельные международные организации, как: Организация Объединенных наций (ООН); Всемирная торговая организация (ВТО); Европейский союз (ЕС); Мировой и Европейский банки (МБ и ЕБ).
В рамках этого процесса начал развиваться международный экологический менеджмент (МЭМ), признанныйне только охранять природу нашей планеты от оскудения и загрязнения, но и защищать мировые рынки от дешевой продукции развивающихся стран, произведенной с минимальными затратами на охрану окружающей среды.
Важным звеном МЭМ стал состоявшийся в 1992 году в Рио-де Жинейро международный саммит, где была принята «Декларация об окружающей среде и развитии» и основополагающий документ «Повестка дня 21 века», в которых были рассмотрены основные принципы развития экономики планеты в гармонии с окружающей средой и предложены показатели для оценки эффективности экологической политики государств.
Таким образом, ещё в 1992 г. была выработана стратегия мирового развития на длительный промежуток времени. Такая стратегия, получившая название «концепция устойчивого развития» человеческого общества, была разработана и принята практически всеми странами мира. Устойчивое развитие – это социально экономическое развитие с целью обеспечения достойного уровня жизни нынешних поколений людей, без ущерба для будущих поколений, предполагает ресурсо-экологический подход к развитию экономики. Прежде всего, стоит вопрос сбережения энергии и материалов.
Было предложено ввести международную сертификацию природоохранной деятельности предприятий по системе ISO 14000, которая дает гарантию экологически чистого способа производства продукции и возможность централизованного управления охраной окружающей среды на предприятии согласно нормам международного экологического менеджмента.
Для оценки прогресса государства в достижении устойчивого развития в документе «Повестка дня 21 века» предложена система индикаторов и показателей. Эти величины для 3-х стран – России, Украины и Германии за 2005 год приведены в таблице 1.7.
Сравнение приведенных данных свидетельствует о том, что при низком удельном Валовом внутреннем продукте (ВВП) России и Украины удельные (на душу населения) нагрузки на окружающую среду в странах СНГ мало отличаются от аналогичной нагрузки, создаваемой промышленными предприятиями Германии. Это говорит о неразвитости экономик стран СНГ, где основная часть ВВП приходится на энергоемкие и экологически неблагополучные горнодобывающую и металлургическую отрасли, так и несовершенство способа добычи полезных ископаемых и производства стали.
Так, например, суммарный вклад сырьевой и перерабатывающей промышленности России в ВВП составляет 40 %, в то время как вклад дорогостоящей и наукоёмкой машиностроительной отрасли – всего 9 %. Экономические исследования показывают, что чем выше уровень промышленного развития государства, тем ниже металлоёмкость ВВП этой страны. Для развитых стран характерно значение ВВП 0,03 кг стали на 1 дол. ВВП. За последние 20 лет металлоёмкость ВВП Германии сократилась с 0,032 до 0,017 кг /дол ВВП, а в то время как в России за счёт сокращения объёмов машиностроительной отрасли произошло увеличение этого показателя, составившее 0,1 кг стали/дол. ВВП. Для сравнения: в Украине – 0,75 кг стали/дол. ВВП.
Таблица 1.7 – Параметры и индикаторы устойчивого развития государств
| № п/п | Параметр | Индикатор | Россия | Украина | Германия |
| Экономическое развитие | Валовой внутренний продукт | 29 542 | |||
| Занятость | Трудоспособное население, тыс. чел. | 73 900 | 27 392 | 39 646 | |
| Уровень безработицы, % | 7,7 | 5,38 | 8,4 | ||
| Здоровье | Заболеваемость на 10 тыс. чел. | 6 233 | Н/д | ||
| Продолжительность жизни, лет | 65,3 | 67,2 | 76,5 | ||
| Изменение климата | Эмиссия газов, создающих парниковый эффект, млрд. м³/год | ||||
| На душу населения, м³/год | 5 050 | 5 600 | |||
| Загрязнение воздуха | Эмиссия в атмосферу на душу населения, кг: | ||||
| Пыль | 3,5 | Н/д | |||
| СО | 46,9 | ||||
| NOx | |||||
| SO2 | |||||
| Качество воды | Забор воды, млн. м³/год | 69 000 | 82 000 | Н/д | |
| На душу населения, м³/год | 1 567 | ||||
| Сбросы в водоемы, млн. м³/год | 20 700 | 4 109 | |||
| На душу населения | 81,3 | ||||
| Отходы | Всего, млн. т/год | 1 492 | |||
| Удельные, т/год на душу населения | 10,3 | 2,58 | 1,8 |
Пути устойчивого развития. В основе плана устойчивого развития мировой экономики заложены три ключевые идеи:
–исправление ущерба, нанесенного окружающей среде, следует проводить одновременно со структурной перестройкой экономики;
–перестройку необходимо проводить под контролем природоохранных органов;
–ликвидацию наиболее опасных экологических ситуаций нельзя откладывать до наступления экономического подъема стран, они требуют немедленных действий.
В качестве приоритетных направлений при структурной перестройке экономики названо закрытие устаревших нерентабельных отраслей промышленности.
Подход к решению экологических проблем, которого придерживается большинство стран СНГ – «сначала экономика, потом экология» – признан слишком дорогим, так как реструктуризацию и реконструкцию производства необходимо проводить исходя из принципа двойного выигрыша: одновременного улучшения экономических и экологических показателей производства. Решение вначале экономических, а затем экологических проблем – путь несоизмеримо более затратный.
Несомненно, модернизация производства и внедрение новых чистых технологий существенно повысят качество продукции и вызовут сокращение отходов, загрязняющих окружающую среду. На всё это нужны значительные средства. Финансирование программ устойчивого развития возможно осуществлять из нескольких реальных источников: внутренних, государственных и внешних.
Разберём эти источники финансирования, как технического перевооружения, так и строительства природоохранных объектов.
Внутренний источник средств – финансирование природоохранных объектов за счёт предприятия-загрязнителя окружающей среды. В условиях рыночной экономики должен быть реализован принцип «загрязнитель платит». Он и должен обеспечить основное инвестирование средств в реализацию природоохранных программ.
Государственное финансирование природоохранной деятельности может осуществляться из бюджетных средств и средств, полученных от платы за природопользование.
Бюджетное финансирование прежде всего касается реализации природоохранных проектов в коммунальном и транспортном хозяйствах, а также создания систем мониторинга окружающей среды. Финансирование природоохранной деятельности из экологических фондов, образующихся за счёт экологических платежей, направляется на реализацию общегосударственных экологических программ (ликвидацию аварий, стихийных бедствий и оползней, содержание национальных парков и заповедников, сохранение биоразнообразия страны и т.д.).
Внешнее финансирование природоохранной деятельности может осуществляться в виде безвозмездных ссуд (грантов) и кредитов. Помощь доноров в виде грантов обычно идет на оказание технической поддержки.
Объем этих грантов невелик и позволяет решать небольшие частные задачи.
Кредиты Мирового и Европейского банков реконструкции и развития не могут играть значительной роли в финансировании природоохранной деятельности на крупных предприятиях стран Восточной Европы, тем более Сибири. Во-первых, размер их не может быть большим, а во-вторых, кредиты предоставляются только при наличии экологической программы как составляющей части жизнеспособного бизнес-плана реконструкции предприятия в целом.
Таким образом, финансирование природоохранных объектов возможно только за счет предприятий-загрязнителей.
Факторы, стимулирующие природоохранную деятельность можно разделить на: экономические; законодательные; политические.
Нужны экономические стимулы – повышение платы за природопользование и внедрение международной природоохранной системы сертификации ISO 14000.
Пример: Новокузнецк
Выбросы дают, %:
–металлургия 86,4
–энергетика 9,0
–топливная промышленность 1.3
–другие отрасли 3,3
Вклад предприятий, %:
–ЗСМК 48,0
–Аглофабрика 21,8
–НКАЗ 7,8
–ЗапсибТЭЦ 6,6
–КМК 6,0
Плата за природопользование ЗСМК составляет 50-57 млн. руб в год. Прибыль, получаемая на Кипре владельцами ЗСМК или в других оффшорных зонах, составляет 1,3 – 1,5 млрд. руб. в год. Эти доходы совершенно не соизмеримы с платой за природопользование. При этом из этих 57 млн. руб. только 10% возвращается на завод на строительство природоохранных объектов. Этого недостаточно; к примеру, только на разработку проекта по реконструкции БХУ на КХП потребовалось в 2008 году 77 млн. руб. (цех 30 лет без капитального ремонта, технология морально и физически устарела).
Итак, нами выделены еще 2 крупные проблемы металлургического производства:
– экономическая: нет средств на охрану окружающей среды;
–политическая: у государства отсутствуют рычаги, чтобы заставить предпринимателей вкладывать средства в охрану окружающей среды.
|
|
|
