Экология и экосистемы - часть 3

2 3

1

>0

m

T

AMFmnt

c

H

V T







4

3

1

0

8

m

T

AMFn

Д

c

V

H



 





1

M

C

m

x

M

const



3

4

1

'

1

0

0

(

)

8 (

)

1,3

Ф

m

T

AMFД

H

V ПДК С

Д

H

H

V

W

H



 











С 

учётом 

фоновой 

концентрации 

неравенство 

преобразуется к виду: 

1

1.

n

i

i

i

Фi

C

ПДК

C









 

В  том  случае,  если  мы  имеем  несколько  источников 
выброса, которые загрязняют атмосферу одним и тем же 
веществом,  то  на  территории  предприятия  должно 
соблюдаться 

следующее 

соотношение: 

1

0,3

N

i

РЗ

Ф

i

C

ПДК

С









, 

где 

N 

– 

количество  источников  выброса, 

С

i

 – концентрация 

выброса 

i-го источника. 

Неравенство  для  населённого  пункта  имеет  вид: 

max

1

N

i

МР

Ф

i

C

ПДК

С









,  где 

С

maxi

 – 

максимальная концентрация 

i-го источника. 

 
Расчёт  предельно  допустимого  выброса  вредного 
вещества в атмосферу. 
 

      

v



   

 

 
Концентрация 

загрязняющего 

вещества 

распространяется 

по 

факелу 

выброса, 

причём 

наибольшее значения концентрации достигается на оси 
факела выброса (оси 

x

). 

 
 
 
Нарисуем 

график 

зависимости 

концентрации 

загрязняющего  вещества  по  оси  факела  выброса  от 
расстояния до источника выброса.  

   

 

m

c

-  максимальная  приземная  концентрация.  Расчёт 

предельно допустимого выброса состоит из нескольких 
частей и первая часть – расчёт максимальной преземной 
концентрации. 
 
 
 Все  формулы  даются  для  двух  вариантов:  горячего 
выброса и холодного выброса. 
1)                        (горячий выброс) 
  
 
  
                                                       , где 
 
 

A

-  безразмерный  коэффициент,  зависящий  от 

температурного режима атмосферы. 

M

(грамм/секунда) – мощность  выброса  или 

количество  вредного  вещества,  выбрасываемого  в 
единицу времени. 

F

-  безразмерный  коэффициент,  зависящий  от 

скорости оседания вредного вещества. 

m

и 

n

-  коэффициенты,  зависящие  от  условий 

выхода  газа  воздушной  смеси  из  устья  источника, 
рассчитываются  по  специальным  формулам  и  имеют 
сложную размерность. 



- безразмерный коэффициент, зависящий от рельефа 

местности. 

H

(метр) – высота источника выброса. 

Г

В

T T

T

 



-  разность  между  температурой 

выброса газа и температурой окружающего воздуха. 

1

V

(кубический  метр/секунда) – объёмный  расход 

газовоздушной смеси. 

2

1

0

4

Д

V

W





, где 

Д

(метр) – диаметр устья источника. 

0

W

(метр/секунда) – линейная  скорость  выхода 

газовоздушной смеси из устья источника. 
2)                           (холодный выброс) 
 
 
 
 
 
 
Второй  этап  расчёта  определяется  опасностью 
расстояния от источника выброса. 
Опасное  расстояние – это  такое  расстояние  от 
источника  выброса по  оси факела  выброса, на котором 
достигается максимальная приземная концентрация. 
3) Расчёт предельно допустимого выброса (ПДВ). 
ПДВ 

устанавливается 

для 

каждого 

источника 

загрязнения  атмосферы  по  каждому  выбрасываемому 
веществу  и  мощность  выброса  всегда  должна  быть 

M

ПДВ



. 

ПДВ – это такое количество вредного вещества, которое 
можно  выбросить  в  единицу  времени  так,  чтобы  с 
учётом  эффекта  суммации,  фоновой  концентрации  и 
рассеивания, максимальная приземная концентрация не 
превышала бы ПДК. 

В  том  случае,  если 

Ф

С

ПДК



,  то  для  горячих 

выбросов: 

2 3

1

(

)

Ф

ПДК С H

V T

ПДВ

AFmn









, а для 

холодных выбросов: 
 

4

3

1

(

)

8

Ф

ПДК С H

V

ПДВ

AFn Д









. 

 
 
 
4) Расчёт минимальной высоты источника выброса. 

  

 

 

Пусть 

2

1

H

H



,  при  той  же  мощности,  в 

результате получим график, идущий ниже первого. 
Таким образом, чем  больше  высота  источника  выброса 
при  заданной  мощности,  тем  меньше  максимально 
предельная концентрация. 
Минимальная  высота  источника  выброса  при  заданной 
мощности  выброса – это  такая  высота,  при  которой 
максимальная  приземная  концентрация  равна  ПДК 

(

m

c

ПДК



). 

 
Расчёт минимальной высоты источника выброса. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Если 

'

2

m

V



, то расчёт прекращается и полученное 

значение считается окончательно. 

Если 

'

2

m

V



,  то  по  полученному 

'

m

V

  считается 

параметр 

n

, 

и 

считается 

новая 

высота 

3

4

1

2

1

0

n

H

H

n















, 

0

1

n



 

3

4

1

1

i

i

i

i

n

H

H

n



















. 

 
Итерационная 

процедура 

заканчивается, 

когда 

1

1

i

i

H

H

м







. 

 
Контроль  и  управление  качеством  воды  в  водных 
объектах. 
 
Если показатели состава и свойств воды изменились под 
прямым  или  косвенным  влиянием  деятельности 
человека 

и 

стали 

частично 

или 

полностью 

непригодными для одного из видов водопользования, то 
такой водный объект называется 

загрязненным. 

Понятие  загрязнённости  воды  не  абсолютно.  Оно 
относится к вполне определённой зоне водного объекта 
и к конкретному виду водопользования. 
Водоохранным  называется  комплекс  мероприятий, 
обеспечивающий  соблюдение  норм  качества  воды  в 
местах  водопользования.  Существуют  пять  аспектов 
водоохранных 

мероприятий: 

юридический, 

экономический, 

технический, 

организационный, 

экологический. 
Для воды основным нормативным показателем является 
также ПДК. 
ПДК – это  такой  нормативный  показатель,  который 
исключает  неблагоприятное  влияние  на  здоровье 
человека 

и 

ограничение 

любого 

из 

видов 

водопользования.  Состав  и  свойства  воды  должны 
соответствовать  нормативам  не  только  в  местах 
водопользования,  но  и  в  так  называемом  створе 
водопользования,  но  и  в  так  называемом  створе 
водопользования  или  расчётном  створе,  который,  для 
проточных  водоёмов  расположен  на 1 километр  выше 
по  течению  от  пункта  водопользования.  А  для 
непроточных  в – в 1 километре  по  обе  стороны  от 
пункта водопользования. 
Для воды существует три типа ПДК: 

1) 

ПДК

ХП

 – хозяйственно-питьевое. 

2) 

ПДК

КБ

 – культурно-бытовое. 

3) 

ПДК

РХ

 – рыбо-хояйственное 

Практически  во  всех  нормативных  таблицах    ПДК

ХП

  и 

ПДК

КБ

 равны. Жестче всех нормативов ПДК

РХ

. 

Для  водных  объектов  всегда  учитывается  эффект 
суммации  или  фоновой  концентрации.  Существуют 
дополнительные  требования  к  составу  и  свойствам 
воды.  Ограничения  накладываются  на  следующие 
показатели: 

1) 

Количество взвешенных веществ 

2) 

Количество плавающих примесей 

3) 

Запахи 

4) 

Привкусы 

5) 

Температура 

6) 

Окраска 

7) 

Количество растворённого кислорода 

8) 

Кислотность или показатель pH 

9) 

Количество возбудителей заболеваний 

Кроме  экологических  существуют  технологические 
ограничения на сброс сточных вод. По технологическим 
причинам,  запрещается  сбрасывать  следующие  типы 
сточных вод: 

1) 

Воды,  которые  с  помощью  рациональной 
технологии  могут  быть  использованы  в 
системах оборотного водоснабжения. 

2) 

Воды, 

содержащие 

цепные 

примеси, 

которые  подлежат  утилизации  на  данном 
или других предприятиях. 

3) 

Воды,  содержащие  вредные  вещества,  в 
количествах,  превышающих  нормативы 
технологических потерь. 

4) 

Воды,  содержащие  вредные  вещества,  для 
которых не установлено нормативов ПДК. 

5) 

Воды,  которые  с  учётом  их  состава  и 
местных  условий  могут  быть  использованы 
для топлива в сельском хозяйстве. 

 

m

c

m

x

( ; )

m

m

x c

x

Определение  условий  спуска  сточных  вод  в  водные 
объекты. 
 
Чтобы  гарантировать  качество  воды  в  месте 
водопользования  и  в  створе  водопользования,  для 
каждого  источника  сброса  по  каждому  загрязняющему 
веществу устанавливается предельно допустимый сброс 
или ПДС. 
ПДС  –  это  масса  вредного  вещества,  которую  можно 
сбросить  в  единицу  времени  так,  чтобы  с  учётом 
эффекта 

суммации, 

фоновой 

концентрации 

и 

разбавления  концентрации  вредного  вещества  в 
контрольном пункте не превышала бы ПДК. 
Для  определения  условий  спуска  сточных  вод 
воспользуемся  уравнением  смешения  сточных  вод  с 
природными 

водами: 

(

)

CT

B

ППВ

qC

QC

q

Q C









, где  

q

и 

Q

  (кубический  метр/секунда) – соответственно 

расход  сточных  вод  и  объёмный  расход  воды  в 
водотоке. 

CT

C

и 

B

C

  (килограмм/метр  кубический) – 

концентрация  вредных  примесей  в  сточных  водах  и 
водах водотока. 

ППВ

C

(килограмм/метр  кубический) – концентрация 

вредных примесей перед ,,, водопользования. 



-  безразмерный  коэффициент  смешения,  зависящий 

от  скорости  течения  реки,  извилистости  реки,  глубины 
русла реки и оттого, куда выпускают сточные воды – у 

берега или в фарватер реки. Учтём, что 

В

Ф

С

С



, а 

max ППВ

С

ПДК



. 

Возможны два варианта: 

1) 

Рассматриваются  строящиеся  предприятия, 
для 

которых 

по 

проекту 

известно 

количество  сточных  вод.  Необходимо 
определить 

допустимую 

концентрацию 

стока,  т.е.  определить,  какие  очистные 
сооружения необходимы. 

2) 

Предприятия  уже  существуют  и  очистные 

сооружения уже построены.  

 
Контроль загрязнения почв. 
 
В 

числе 

загрязнителей 

почв – различные 

промышленные 

и 

бытовые 

отходы. 

Основной 

нормативный показатель – ПДК. Размерность ПДК для 
почвы – г/кг. Сейчас для почвы установлено несколько 
десятков  ПДК,  в  основном  по  ядохимикатам  и  ионам 
тяжёлых 

металлов. 

Различные 

загрязнители 

поглощаются из почвы растениями, а затем передаются 
по трофическим цепям от одного организма к другому и 
в  конце  концов  попадают  в  пищу  человека.  Поэтому, 
кроме  ПДК  нормируются  допустимые  остаточные 
количества  вредных  веществ  в  продуктах  питания. 
Кроме  ПДК  в  номенклатуру  санитарного  состояния 
почв входят следующие показатели: 

1) 

Общее количество аммонийного азота. 

2) 

Общее количество нитратного азота 

3) 

Общее количество хлоридов 

4) 

Общее количество пестицидов 

5) 

Общее количество ионов тяжёлых металлов 

6) 

Общее количество нефти и нефтепродуктов 

7) 

Общее количество канцерогенных веществ 

8) 

Общее количество удобрений 

9) 

Кислотность или показатель рН 

10)  Количество бактерий по из типам 

 
 
 
 
Экологический мониторинг. 
 
Чтобы  по  возможности  исключить  неблагоприятное 
влияние человека на природу необходимо: 

1) 

Вести 

текущий 

учёт 

изменений 

в 

окружающей среде 

2) 

Научиться  прогнозировать  развитие  этих 
изменений 

Кроме  этого,  необходимо  знать,  какая  именно  среда 
оптимальна  для  жизни  человека.  Исходным  здесь 
является  понятие  качества  среды,  т.е.  совокупности 
параметров, 

всецело 

удовлетворяющих 

как 

экологической  ниши  человека,  так  и  научно-
техническому  развитию  общества.  Для  того,  чтобы 
иметь информацию об изменениях в окружающей среде, 
надо  иметь  точку  отсчёта,  т.е.  исходное  состояние 
среды  без  антропогенного  воздействия.  Кроме  этого, 

необходимо 

найти 

критические 

или 

наиболее 

чувствительные звенья в экосистемах, которые быстрее 
и точнее всего характеризуют состояние этих систем, а 
также  найти  показатель,  соответствующий  наиболее 
сильным воздействующим факторам и указывающий на 
источник  такого  воздействия.  Все  эти  мероприятия 
входят в систему экологического мониторинга. 
Мониторинг – это система наблюдений за изменениями 
в  состоянии  окружающей  среды,  которая  позволяет 
прогнозировать развитие этих изменений. 
Экологический  мониторинг  состоит  из  нескольких 
частей: 
I звено: 
Глобальный  мониторинг,  в  пределах  всей  биосферы  на 
основе международного сотрудничества.   
Объектами глобального мониторинга являются:  

1) 

Атмосфера,  

2) 

Озоновый экран  

3) 

Гидросфера  

4) 

Растительные и почвенные покровы 

5) 

Животный мир на Земле.  

Характеризуемые 

показатели 

для 

глобального 

мониторинга: 

1) 

Радиационный баланс 

2) 

Тепловой баланс 

3) 

Газовый состав атмосферы и запыление 

4) 

Загрязнение больших рек и водоёмов 

5) 

Круговорот воды на континентах 

6) 

Глобальные 

характеристики 

состояния 

растительности, почв и животного мира 

7) 

Глобальные  балансы  углекислого  газа  и 
кислорода 

8) 

Крупномасштабные круговороты веществ 

II звено: 
Национальный мониторинг. 
III звено: 
Региональный мониторинг. 
Объекты двух звеньев: 

1) 

Природные экосистемы 

2) 

Агрономические системы 

3) 

Лесные экосистемы 

4) 

Исчезающие виды животных и растений 

Характеризуемые показатели для этих двух звеньев: 

1) 

Функциональная  структура  экосистем  и  её 
нарушения 

2) 

Популяционное  состояние  растений  и 
животных 

3) 

Урожайность 

сельскохозяйственных 

культур 

4) 

Продуктивность лесонасаждений 

IV звено: 
Локальный  мониторинг  в  пределах  отдельного 
населённого 

пункта, 

отдельного 

предприятия, 

отдельной популяции живых организмов.  
Объектами локального мониторинга являются: 

1) 

Приземный слой воздуха 

2) 

Поверхностные и грунтовые воды 

3) 

Промышленные  и  бытовые  выбросы  и 
сбросы 

4) 

Радиоактивное излучение 

5) 

Отдельные популяции живых организмов 

Характеризуемые показатели: 

1) 

Концентрации токсичных веществ 

2) 

Уровни  физического  и  биологического 
воздействия 

 
Моделирование в экологии. 
 
Любая  экологическая  система  очень  сложна,  поэтому 
изучение  процессов,  протекающих  в  ней  на  самой 
системе  требует  существенных  затрат  времени  и 
средств.  Получить  полную  информацию  о  системе 
практически  невозможно.  В  подобных  случаях 
процессы  и  явления,  происходящие  в  системах, 
стараются 

изучать 

на 

специально 

созданных 

искусственных  объектах,  которые  в  той  или  иной  мере 
отражают свой свойство исходных систем. 
Моделирование  –  это  воспроизведение  характеристик 
некоторого  объекта  на  другом  объекте,  специально 
созданного для его изучения. 
Любая  модель  проще  реального  объекта.  Она  отражает 
не  все  его  свойства  и  характеристики,  а  только  те, 
которые интересны нам в данном исследовании. 
Перед  тем,  как  использовать  модель  для  изучения 
объекта  необходимо  доказать  её  подобие  или 
адекватность  реальному  объекту.  Существует  много 
статистических методов такого доказательства. 
Рассмотрим конкретные типы такого моделирования: 

1) 

Физическое  моделирование - это  создание 
уменьшенных  копий  реальных  объектов  и 
систем.  Примером  физической  модели  в 
экологии  является  аквариум.  Основным 
недостатком  такого  типа  модели  является 
то,  что  при  обратно  масштабном  переходе, 

т.е.  при  увеличении  размеров,  некоторые 
закономерности,  которые  соблюдались  на 
модели, соблюдаться перестают. 

2) 

Концептуальное  моделирование – это 
создание 

блок-схем, 

взаимодействие 

подсистемы  процессов  в  пределах  более 
сложных  систем.  Примером  являются 
круговороты веществ. 

3) 

Графическое 

моделирование 

– 

это 

изображение 

зависимости 

между 

переменными в одной из систем координат, 
чаще  всего  в  прямоугольной  декартовой 
системе.  Примером  являются  графики 
изменений численности популяций. 

4) 

Математическое 

моделирование 

– 

заключается  в  формализации  поведения 
систем 

на 

основе 

математических 

выражений.  

Существуют  два  принципиально  разных  подхода  к 
математическому моделированию: 

1) 

Формализация 

заведомо 

известных 

процессов,  специфика  и  закономерности 
которых  определены  нами  на  основе 
наблюдений  и  экспериментов.  Полученные 
закономерности  изображаются  в  виде 
графических  моделей,  а  затем,  используя 
методы корреллеционного и регрессионного 
анализа,  получают  математические  модели. 
Именно  таким  методом  были  получены 
формулы 

для 

расчёта 

предельно 

допустимого 

выброса. 

Математические 

модели,  в  данном  случае,  представляют 
собой  системы  алгебраических  уравнений, 
чаще всего полиномов. 

 Нужно получить зависимость у(х). 
 
    У 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                        
 
 
 
                                                                                    х 
             
Провели  эксперимент,  и  для  некоторых  значений  «х» 
получили экспериментальные точки. 

Метод 

наименьших 

квадратов 

для 

получения  модели.  Согласно  этому  методу, 
кривая 

выбирается 

так, 

чтобы 







n

i

i

i

y

x

f

1

2

)

)

(

(

была 

минимальной, 

где 

n

- 

количество 

экспериментальных 

точек, 

i

y

- 

экспериментальное  значение  в  точке 

i

x

, 

)

(

i

x

f

- 

значение 

модельной 

теоретической функции в точке 

i

x

. 

Допустим, в качестве функции 

)

(

x

f

 мы 

выбрали  линейную 

b

ax

x

f





)

(

, 

тогда  нам  нужно  определить  значения 

параметров 

a

 и 

b

. 

Чтобы 

функция 

имела 

минимум, 

необходимо, 

чтобы 

произведение 

по 

параметрам равнялось нулю. 





























n

i

i

i

b

n

i

i

i

a

y

x

f

Д

Д

y

x

f

Д

Д

1

2

1

2

0

)

)

(

(

0

)

)

(

(

           

































n

i

i

i

b

n

i

i

i

a

y

b

ax

Д

Д

y

b

ax

Д

Д

1

2

1

2

0

)

(

0

)

(

 

 

b

ax

x

f

i

i





)

(

 

 































n

i

i

i

n

i

i

i

y

b

ax

y

b

ax

1

1

0

)

(

2

0

)

(

2

                








































n

i

n

i

i

n

i

n

i

n

i

i

i

n

i

i

y

b

x

a

y

x

x

b

x

a

1

1

1

1

1

2

 

 

2) 

Второй  подход  заключается  в  выдвижении 
некоторой гипотезы о поведении системы и 
подбора 

математических 

выражений, 

описывающих 

некоторые 

физические 

законы,  которые  удовлетворяют  этой 
гипотезе.  Математические  модели  такого 
типа  чаще  всего  представляют  собой 
системы  дифференциальных  уравнений, 
полных  или  частных  производных  или 
системы  интегральных  уравнений,  которые 
чаще  всего  решаются  численно,  но  иногда 
аналитически, 

допустим 

с 

помощью 

преобразований Лапласа. 

 

Природные 

ресурсы 

и 

их 

рациональное 

использование. 
Природные ресурсы и их классификация. 
 
Природные  ресурсы – это  те  средства  существования 
людей,  которые  не  созданы  их  трудом,  но  находятся  в 
природе.  
Существует  несколько  классификаций  природных 
ресурсов. Одна из них – по назначению. 
По назначению ресурсы делятся на четыре группы: 

1) 

Пищевые 

2) 

Энергетические 

3) 

Сырьевые 

4) 

Экологические 

Наиболее  интересна  классификация  ресурсов  по 
исчерпаемости.  По  исчерпаемости  ресурсы  делятся  на 
исчерпаемые и неисчерпаемые. 
К  неисчерпаемым  ресурсам  относятся  три  группы 
ресурсов: 

1) 

Космические 

2) 

Климатические  

3) 

Водные 

Космические  ресурсы – это  солнечное  излучение, 
энергия приливов и отливов и т.д. 
Климатические  ресурсы – это  атмосферный  воздух, 
энергия ветра, атмосферные осадки и т.д. 
Водные ресурсы – это все запасы воды на Земле. 
Исчерпаемые  ресурсы  делятся  на  невозобновимые, 
относительно возобновимые, и возобновимые. 
Невозобновимые  ресурсы – это  ресурсы,  скорость 
расходования  которых  на  много  порядков  больше 
скорости 

возобновления 

(например, 

полезные 

ископаемые). 
Относительно  возобновимые  ресурсы – это  ресурсы, 
скорость  расходования  которых  на  один-два  порядка 
выше скорости возобновления. 
Здесь  выделяется  два  типа  ресурсов – это  почвы  и 
лесные ресурсы. 

Возобновимые  ресурсы  –  это  ресурсы,  скорость 
возобновления которых близка к скорости расходования 
(например, 

животный 

мир, 

большинство 

растительности, некоторые минеральные ресурсы). 
 
Энергетические ресурсы. 
  
Энергетические  ресурсы  делятся  на  возобновимые  и 
невозобновимые. 
К  невозобновимым  относятся  уголь,  нефть,  газ,  торф, 
ядерное топливо, легкие элементы, которые могут быть 
использованы  в  термоядерном  синтезе:  водород,  гелий, 
литий, дейтерий. 
К  возобновимым  энергетическим  ресурсам  относятся 
энергия прямых солнечных лучей, энергия фотосинтеза, 
мускульная  энергия,  гидроэнергия,  ветровая  энергия, 
геотермальная  энергия,  энергия  приливов  и  отливов, 
энергия  волн,  энергия  процессов  выпадения  осадков  и 
их  испарения.  Основным  направлением  энергетики 
должна  быть  замена  невозобновимых  ресурсов  на 
возобновимые, однако, в настоящее время, больше всего 
энергии (60%) производится 

на 

тепловых 

электростанциях,  причём,  большая  часть  тепловых 
электростанций  работает  на  наиболее  экологически 
опасном топливе – угле. 
Достоинства тепловых электростанций: 
Недостатки тепловых электростанций: 
Вторыми  по  уровню  производства  энергии  идут 
гидроэлектростанции  (чуть  меньше 20% производимой 
энергии).  Доля  гидроэнергетики  в  общем  производстве 
падает,  хотя  в  настоящее  время  это  наиболее  дешевая 
энергия. 
Достоинства гидроэлектростанций: 
Недостатки гидроэлектростанций: 
На  третьем  месте  по  производству  энергии  идут 
атомные  электростанции  (более 15% всей  энергии). 
Доля  атомной  энергетики  в  настоящее  время  растёт, 
хотя существенно медленнее, чем 15-20 лет назад. 
Достоинства атомных электростанций: 

1) 

Очень высокая энергоёмкость топлива 

2) 

Возможность 

строительства 

вблизи 

потребителя энергии 

Недостатки атомных электростанций: 

1) 

Необходимость 

утилизации 

или 

захоронения 

отработанного 

ядерного 

топлива 

2) 

Экологические  последствия  аварий  на 
атомных электростанциях непоправимы 

3) 

Срок службы атомных реакторов составляет 
25-40  лет,  после  чего  их  также  надо 
останавливать и утилизировать

 

 

 
Общие инженерные принципы природопользования. 
 
I принцип: 
Системный подход к проблемам природопользования и 
окружающей среды.  
Природа, 

как 

объект 

деятельности 

человека, 

представляет  собой  чрезвычайно  сложную  систему.  В 
общем  случае,  под  системой  понимается  множество 
элементов, находящихся во взаимосвязи друг с другом в 
совокупности  образующих  определённую  целостность, 
единство. Любая система связана с окружающей средой, 
любую  систему  можно  представить  как  элемент 
системы  более  высокого  уровня  или  как  совокупность 
систем более низкого уровня. 
Биологическая система – это выполняющая некоторую 
функцию  структура,  которая  взаимодействует  с 
окружающей  средой  и  другими  системами  как  единое 
целое,  состоит  из  подсистем  более  низкого  уровня, 
непрерывно  приспособительно  перестраивает  свою 
деятельность  по  каналам  обратной  связи  и  проявляет 
свойство самоорганизации. 
Системный  подход  предусматривает  комплексную 
оценку 

воздействия 

промышленно-технической 

деятельности  общества  на  природу  с  обязательным 
прогнозированием реакции природы на это воздействие. 
 
II принцип: 
Принцип оптимизации биосферы. 
При оптимизации биосферы главным вопросом является 
выявление  комплексных  критериев  оптимизации.  В 
общем  случае,  оптимизация  как  функция  управления 
должна  стремиться  к  тому,  чтобы  научно-техническое 
развитие  не  вывело  биосферу  за  рамки  экологической 
ниши человека. 
 
III принцип: 
Оптимизация природопользования. 
Оптимизация  природопользования  –  это  принятие 
наиболее  целесообразных  решений  при  использовании 
ресурсов и природных систем. 

 
IV принцип: 
Темпы  роста  производства  должны  быть  выше,  чем 
темпы роста добычи сырья. 
 
V принцип: 
Гармонизация отношений природы и техники. 
Эта проблема решается путём создания так называемых 
геотехнических или природно-технических систем. 
Геотехническая 

система 

– 

это 

совокупность 

технических  устройств  и  взаимодействующих  с  ними 
элементов  природной  среды,  которые  в  ходе 
совместного  функционирования  обеспечивают  с  одной 
стороны – высокие производительные и прочие целевые 
показатели,  а  с  другой  стороны  поддерживают  в  зоне 
своего 

влияния 

благоприятную 

экологическую 

обстановку. 
Схема взаимодействия производства и природной среды 
в пределах геотехнической системы: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
И  то  и  другое  воздействие  является  раскачивающее 
дестабилизирующим, т.е. обратная связь положительна. 
Для  компенсации  в  геотехническую  систему  вводят 
блок  управления.  Блок  управления  по  каналам 
мониторинга  собирает  информацию  о  производстве  и 
природной  среде,  а  затем  по  каналам  отрицательной 
обратной 

связи 

осуществляет 

стабилизирующее 

воздействие. 
 
VI принцип: 
Экологизация производства. 
Экологизация  производства – это  уподобление 
производственных  процессов,  т.е.  ресурсных  циклов, 
естественным замкнутым круговоротом веществ. 
Это  достигается  за  счёт  внедрения  малоотходных 
энергосберегающих 

и 

ресурсосберегающих 

производств. 
 
Создание ресурсосберегающих и энергосберегающих 
производств. 
 
Существуют 

следующие 

пути 

создания 

таких 

производств: 

1) 

Комплексная переработка сырья 

2) 

Разработка 

новых 

эффективных 

технологических процессов 

3) 

Применение нетрадиционных видов энергии 

4) 

Создание  бессточных  и  замкнутых  систем 
водоснабжения 
Схема 

оборотного 

водоснабжения 

предприятия: 

Q

n

 – количество  воды,  забираемое  из 

источника водоснабжения. 
Q

сб

 – количество  воды,  сбрасываемое 

предприятием. 
Q

об

 – количество оборотной воды. 

Для  оценки  эффективности  оборотных 
систем 

водоснабжения 

используются 

следующие параметры: 

Производство 

Охлаждение 

Очистка 

об

Q

об

Q

и

Q

сб

Q

Производство

Природная среда

Блок 

управления

Монитори

Монитори

Процент 

оборота 

воды: 

%

100







и

об

об

об

Q

Q

Q

P

 

Коэффициент 

использования 

воды: 

и

об

и

и

Q

Q

Q

K





 

5) 

Рекуперация  отходов – это  улавливание  и 
переработка  цепных  веществ,  находящихся 
в отходах 

 
Классификация 

конструкций 

аппаратов 

для 

пылеулавливания. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 

1) 

Гравитационные 

2) 

Инерционные 

3) 

Центробежные 

4) 

Зернистые фильтры 

5) 

Волокнистые фильтры 

6) 

Тканевые фильтры 

7) 

Капельные 

8) 

Плёночные 

9) 

Барботажные 

10)  Сухие-горизонтальные 
11)  Сухие вертикальные 
12)  Мокрые 

Барботаж – продувка газа сквозь слой жидкости. 
Основным  критерием  выбора  того  или  иного  аппарата 

является  степень  очистки: 

1

2

1

С

С

С







,  где 

1

С

и 

2

С

соответственно  концентрация  пыли  до  и 

после работы аппарата. 
Степень очистки зависит от свойств пыли и параметров 
газопылевого  потока.  В  процессе  пылеулавливания 
важны  следующие  физико-химические  характеристики 
пыли: 

1) 

Плотность пыли 

2) 

Фракционный состав, т.е. присутствие пыли 
разных размеров 

3) 

Стачиваемость пыли 

4) 

Электрическая 

заряженность 

пылевых 

частиц 

5) 

Адгезионные  свойства,  т.е.  способность 
пыли к слипанию 

Чем больше слипаемость пыли, тем больше вероятность 
её  осаждения  в  газоходах  и  непредназначенных  для 
этого элементов пылеуловителей. Адгезионное свойство 
тем  больше,  чем  больше  влажность  пыли  и  меньше  её 
размер. 
На  выбор  аппарата  влияют  следующие  характеристики 
и параметры газопылевого потока: 

1) 

Объёмный 

расход 

или 

скорость 

газопылевого потока 

2) 

Влажность газопылевой смеси 

3) 

Температура газопылевой смеси 

Наличие горючих и взрывоопасных примесей 
 
Ресурсный  цикл  как  антропогенный  круговорот 
веществ. 
 
Ресурсный  цикл – это  совокупность  превращений  и 
пространственных перемещений в вещества или группы 
веществ на всех этапах использования их человеком. 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
Примерная тема ресурсного цикла: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В  отличие  от  естественно  замкнутых  круговоротов 
веществ, на каждом этапе ресурсного цикла существуют 
потери. 
Загрязнение  окружающей  среды  –  это  природные 
ресурсы, оказавшиеся не на своём месте. 
 
Основные 

направления 

охраны 

окружающей 

природной среды от промышленных выбросов. 
Очистка газов от пыли. 
 
Многие 

современные 

технологические 

процессы 

связаны  с  дроблением  или  измельчением  твёрдых 
веществ или с перевозкой сыпучих материалов. Во всех 
этих  случаях  образуются  пылевые  частицы.  В  связи  с 
тем,  что  суммарная  площадь  поверхности  пылевых 
частиц  существенно  больше,  чем  исходная  площадь 
поверхности  исходного  материала,  пылевые  частицы 
чрезвычайно  химически  и  биологически  активны  и, 
следовательно,  чрезвычайно  вредны.  Пылевые  частицы 
имеют  разную  форму,  однако,  их  размер  принято 
характеризовать 

параметром, 

называемым 

«седиментационный  диаметр».  Это  диаметр  частицы, 
имеющей форму шара, скорость осаждения и плотность 
которой  равна  скорости  осаждения  и  плотности 
исходной частицы.  
Работа  пылеулавливающих  аппаратов  основана  на 
следующих механизмах осаждения частиц: 

1) 

Гравитационное  осаждение  под  действием 
силы тяжести 

2) 

Инерционное осаждение 

3) 

Центробежное осаждение 

4) 

Диффузионное осаждение 

5) 

Электрическое осаждение 

 
Гравитационные аппараты. 
 

В этих аппаратах пыль осаждается под действием силы 
тяжести.  Простейшим  гравитационным  аппаратом 
является пылеосадительная камера. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Двухсекционная 

горизонтальная 

пылеосадительная 

камера: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Гравитационные 

аппараты 

имеют 

следующие 

преимущества: 

1) 

Простота конструкции 

2) 

Низкая стоимость 

3) 

Малые эксплуатационные расходы 

4) 

Малая  скорость  движения  газа  через 
аппарат 

и, 

следовательно 

малый 

необходимый  перепад  давления  между 
входом  и  выходом  аппарата  и  малые 
энергетические расходы 

5) 

Возможность 

улавливания 

твёрдых 

абразивных частиц 

Недостатки гравитационных аппаратов: 

1) 

Большие габариты 

2) 

Малая эффективность очистки 

Более  сложным  гравитационным  аппаратом  является 
камера Говарда: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Инерционные пылеуловители. 
 
Эффективность  очистки  может  быть  повышена,  а 
габариты  аппаратов  уменьшены,  если  вдобавок  к 
эффекту  гравитационного осаждения придать  частицам 
дополнительный  импульс  движения  вниз.  Действие 
инерционных аппаратов основано на резком изменении 
направления движения газопылевого потока. При этом, 
более  тяжёлые  пылевые  частицы  вследствие  большей 
инерции  будут  сохранять  первоначальные  направления 
движения,  а  существенно  более  лёгкие  молекулы  газа 
будут  резко  изменять  направление  движения  и 
выходить из аппарата. 
Инерционный пылеуловитель: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Существенно  более  сложным  инерционным  аппаратом 
является жалюзийный пылеотделитель: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Центробежные пылеулавливающие аппараты. 
 
 
 
 
Центробежные  пылеуловители  или  циклоны – это 
пылеулавливающие  системы,  в  которых  твёрдые 

Природные ресурсы в местах их 

естественной локализации

Извлечённые в 

процессе заготовки

Оставленные в 
местах добычи

Транспортируе

мые к местам 

переработки 

Дополнительно 

взятые за счёт 

совершенствовани

я технологии 

добычи 

Утраченные при 

перевозках 

Потеря 

Перерабатыв

аемые в 

продукцию 

Продукция и 

изделия в 

пользовании 

Изделия, 

вышедшие из 

пользования 

Сохранённые за счёт 

совершенствования 

перевозок 

Отходы от 

переработки

Возвращённые в цикл за 

счёт регенерации, 

утилизации, 

совершенствования 

технологии производства

Вторичное сырьё

Износ, коррозия 

Полностью 

непригодные 

Пылеулавливающие аппараты 

Механические 

Электрические 

Сухие 

Фильтрующие 

Мокры

1,2,3 

4,5,6 

7,8,9 

9,10,11 

12