Модуль
урока по теме «Отходы. Способы утилизации отходов»
Предмет: «Экология»
|
Интегрирующая цель. Овладев содержанием данного
модуля, вы будете знать основные
способы утилизации отходов, историю возникновения проблемы утилизации отходов,
классы токсичности отходов, будете уметь
анализировать причины возникновения проблем, связанных с накоплением отходов и
их утилизацией, а также пути их решения.
УЭ-1.
Входной контроль
Ц е л ь. Определить исходный уровень знаний
по теме «Охрана и рациональное использование ресурсов атмосферы, гидросферы,
почв и недр, флоры и фауны».
Выполните упражнения (работайте в папках по Экологическим основам
природопользования).
Примерное время выполнения – 25 минут.
1. Как сказывается сельскохозяйственная деятельность
человека на структуре и плодородии почвы? Приведите примеры положительного и
отрицательного влияния. (5б)
2. Существует ли зависимость уровня заболеваемости от
концентрации в атмосфере вредных веществ, выбросов промышленных предприятий и автотранспорта?
В чем она проявляется? Предложите меры по улучшению ситуации. (5б)
3. В борьбе с вредителями сельскохозяйственных растений люди
используют большое количество пестицидов – особых химических веществ. В
последнее время наблюдается резкое сокращение численности сов и дневных хищных
птиц, которые питаются крупными насекомыми и мышевидными грызунами: птенцы этих
птиц погибают или в момент вылупления, или в самом яйце в результате
биохимических нарушений. Может ли этот случай доказывать взаимосвязь всего
живого на Земле? (5б)
УЭ-2. Новая тема.
Ц е л ь: Самостоятельно получить знания об
основных способах утилизации отходов, об истории возникновения проблемы
утилизации отходов, классах токсичности отходов; закрепить полученные знания.
Последовательность действий
1) Запишите в рабочей тетради дату и тему урока.
2) Внимательно прочитайте текст.
Закон неустранимости отходов гласит, что в
процессе жизнедеятельности человека неизбежно происходит образование и
накопление отходов.
Проблема
твердых отходов появилась вместе с человеком.
История этой проблемы тесно связана с
историей развития человечества, развития городов. Население увеличивалось в
пространстве, ограниченном крепостными стенами. Пандемия чумы в 1348- 1350
годах, уничтожившая почти треть населения стран от Исландии до Индии, была
вызвана отходами жизнедеятельности, переносчиками возбудителя чумы послужили
крысы. Триста лет свирепствовала эта болезнь в странах Старого Света и унесла с
собой в могилу в общей сложности 75 миллионов человек. «Черной смертью» ее
прозвали из-за нашествия черных крыс, ухитрившихся за короткий период принести
эту страшную эпидемию на обширный континент.
На
о.Крит за 3000 лет до н.э. твердые отходы помещались в ямы и послойно
укрывались землей. В кодексе Юстиниана I (VI в.)
впервые записаны меры, ограждающие граждан от накопления отходов.
В Лондоне с 1397 г. каждому
домовладельцу предписывалось содержание в чистоте тротуара по фасаду своего
дома. Указ 1407 г.
обязывал лондонцев сохранять накапливавшийся у них мусор в доме до прихода
мусорщика. К концу 19 в. относятся первые наблюдения за составом твердых
городских отходов. В 1874 г.
в предместье Лондона было построено первое «мусоросжигательное заведение».
Первые шаги к переработке мусора
сделаны в Нью-Йорке в 1895-1898 г. по инициативе Дж.Варинга – комиссара отдела
очистки улиц. Им были установлены разные по форме и цвету мусорные ящики для
составляющих отходов. Но первый завод по переработке твердых отходов (с
глубокой сортировкой) был введен в действие лишь в 1932 г. в Голландии. Сейчас
в мире более 1000 сжигательных заводов и в несколько раз меньше
перерабатывающих. Но до сих пор основным способом удаления отходов является их
депонирование на свалках без всякой обработки (попытки поливать
дезинфицирующими средствами в США лишь усугубили проблему) или на специальных
полигонах с частичными мерами по защите среды.
Данные по
накоплению отходов в РФ.
Российская Федерация занимает
территорию в 17,1 млн.кв.километров, которую можно условно поделить на три
крупных региона: Европейскую часть (3,48 млн.кв.км.), Уральский регион (1,87
млн.кв.км.), Сибирь и Дальний Восток ( 11,75 млн.кв.км.). По данным переписи
1989 г. в этих районах проживает соответственно 90 млн.чел., 20 млн.чел., 37,5
млн.чел.
В целом на каждого жителя России
приходится около 11,4 га. Жизнедеятельность человека сопровождается
образованием отходов производства и потребления. Причем в среднем каждый житель
потребляет продукцию с 2 га земли или 40тонн в год. Но на одного жителя
Европейской части приходится лишь 3,85 га, а в Сибири и ДВК – 31,5 га. Обратно
пропорционально этим величинам распределена концентрация отходов РФ.
Ежегодно в РФ образуется около 7
млрд. тонн всех видов отходов, из которых используется лишь 2 млрд. тонн или
28,6%. Причем зачастую в борьбе с одним видом отходов порождается другой. Так,
при сжигании мусора на специальных заводах в атмосферу поступают крайне вредные
вещества, а при улавливании образуются не менее вредные компоненты в виде
шламов, золы и т.п.
На территории страны в отвалах и
хранилищах накоплено около 80 млрд. тонн твердых отходов, причем токсичных из
них более 1,4 млрд. тонн. Только под свалки и полигоны твердых бытовых отходов
ежегодно официально отводится около 10 тыс. га земель.
Сложившаяся в РФ ситуация с
твердыми отходами представляет реальную угрозу здоровью населения и отражает
одну из сторон экологического кризиса, в котором находится страна. Главными
причинами кризиса являются складывавшаяся в стране десятилетиями нерациональная
структура хозяйствования, при которой дефицит энергии и материалов восполнялся
наращиванием их производства, с одной стороны, и сформировавшееся
потребительское отношение к природе, с другой стороны. По данным РАН в стране неэффективно используется, порождая
отходы, около 1\6 валового общественного продукта. Использование отходов
производства и потребления в 1990 г. составило менее 10 % и за последние годы
не возросло.
Классификация отходов.
Под отходами, по Н.Ф.Реймерсу,
понимают, в общем случае, непригодные для производства данной продукции виды
сырья, неупотребимые остатки вещества и энергия. Ниже рассматриваются лишь
твердые отходы, подразделяются на промышленные (ТПрО) и бытовые (ТБО).
Промышленные отходы (или отходы
производства) – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся
при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или
частично потребительские свойства. С некоторой долей условности к ТПрО можно
отнести и отходы потребления – изделия и машины, утратившие свои
потребительские свойства в результате физического или морального износа.
Бытовые (коммунальные) отходы – твердые
вещества, не утилизируемые в быту, образующиеся в результате амортизации
предметов быта и самой жизни людей. В последнее время к ТБО относят и твердую
составляющую коммунально-бытовых сточных вод – их осадок.
За рубежом в последнее время из двух
больших групп – ТпрО и ТБО – выделяют несколько специфических видов. Так ТБО
можно подразделить на домашние, коммерческие, учрежденческие и другие городские
отходы (трупы мертвых животных, отходы уборки улиц, осадки сточных вод). Из
состава ТПрО кроме чисто промышленных обычно выделяют медицинские,
сельскохозяйственные, горные (металлургические) и др.
По составу ТБО накоплены достаточно
подробные данные в РФ и за рубежом. Причем, с известной поправкой по времени и
на климатические условия эти данные достаточно близки. Так, если сопоставить
данные по ТБО США – без учрежденческих отходов и ТБО РФ – на 1970 и 1980г.
соответственно, эти данные во многом сопоставимы. Обращает на себя внимание,
что в обоих странах основу ТБО составляет бумага и пищевые отходы. Наблюдается
рост пластиков в ТБО. Сама масса ТБО в РФ в последние годы имеет тенденцию к
увеличению (до 0,75 – 0,9% ежегодно), причем почти половина этой массы
приходится на города с населением 1 млн. жителей и более.
Токсичность
отходов.
Под токсичностью по
Н.Ф.Реймерсу понимается ядовитость, способность некоторых химических элементов,
соединений и биогенных веществ оказывать вредное воздействие на организмы
(человека, животных, растений, грибы, микроорганизмы). Токсичность отходов
определить значительно сложнее, чем воздуха или воды, поскольку отходы
действуют на организмы, как правило, опосредованно – через почву. Основной параметр,
определяющий вредность того или иного химического вещества в почве – предельно
допустимая концентрация его в почве – ПДКП. Это такое максимальное
количество данного вещества в миллиграммах на килограмм пахотного слоя сухой
почвы, которое гарантирует отсутствие прямого или опосредованного
отрицательного воздействия на организм человека, его потомство и санитарные
условия жизни населения. При установлении ПДКП создаются
экстремальные почвенно-климатические условия, способствующие действию вредного
вещества; учитывается действие этого вещества на другие организмы; учитывается
эффект суммарного воздействия. При обосновании ПДК учитывается 6 лимитирующих
признаков вредности: органолептический (изменение запаха, привкуса, пищевой
ценности, фитотест растений), общесанитарный ( влияние на самоочищение почвы),
фито-аккумуляционный (передающееся растениям количество), водно-миграционный,
воздушно- миграционный, санитарно-токсикологический.
ПДКП некоторых веществ в почве.
Вещество
|
ПДК
(мг/кг)
|
Лимитирующий
признак
|
бензапирен
|
0,02
|
общесанитарный
|
ванадий
|
150
|
общесанитарный
|
свинец
|
32
|
общесанитарный
|
Хром
шестивалентный
|
0,6
|
общесанитарный
|
кобальт
|
5
|
общесанитарный
|
кадмий
|
5
|
общесанитарный
|
ртуть
|
2,1
|
фитоаккумуляционный
|
мышьяк
|
2
|
фитоаккумуляционный
|
карбофос
|
2
|
фитоаккумуляционный
|
хлорофос
|
0,3
|
фитоаккумуляционный
|
метафос
|
0,008
|
фитоаккумуляционный
|
бензин
|
0,1
|
Воздушно-миграционный
|
Однако вредность отходов оценивается не только по величине
ПДК, но и по концентрации в них наиболее вредных веществ, а также по растворимости
их в воде. Чем больше относительная доля СI вредного вещества и выше его
растворимость SI,
тем при данном ПДК опаснее эти отходы. Для интегральной оценки опасности
отходов необходимо знать индексы токсичности КTI составляющих
данные отходы веществ:
ПДКПI
КTI=
------------- , мг/кг.
CI + SI
Чем меньше КTI ,
тем опаснее вещество. Из всех веществ, содержащихся в отходах, выбирают три
наиболее токсичных и по ним подсчитывают индекс токсичности Ка , как
среднее арифметическое индивидуальных индексов. Его величина определяет класс
токсичности и степень опасности отходов.
Если же для
данного вредного вещества не установлена величина ПДК, то расчеты ведут по
концентрации компонентов, вызывающих летальный исход у 50% теплокровных особей
– по величине ЛД. Величины ЛД берутся на основании специальных опытов – по
данным НИИ коммунальной и бытовой гигиены АН РФ.
Номенклатура ТПрО.
Класс токсичности
|
Основные
составляющие
|
I
|
Ртутьсодержащие
лампы, фенолы
|
II
|
Нефтеотходы, отходы
химических производств
|
III
|
Масла, лаки,
краски, эмали, осадки и шламы, промасленная ветошь
|
IV
|
Отходы литейного
производства, аккумуляторы, котельные шлаки
|
Нетоксичные
|
Лом металлов,
строительные отходы, отходы пищевой промышленности, бумага, стеклобой
|
Нормы накопления отходов.
Количество твердых отходов существенно зависит от их вида, условий производства, условий жизни, климатических факторов, способов сбора и т.д. Поэтому конкретные расчетные, близкие к практике, нормативы накопления могут быть установлены только опытным путем. Это особенно касается твердых производственных отходов - лишь создание системы мониторинга предприятий всех форм собственности может дать объективную картину накопления ТПрО. Несколько проще с ТБО - примерные нормативы накопления этих отходов разработаны во многих странах и корректируются с учетом установленных темпов роста. Эти нормы приводятся в единицах массы (или объема) на одного человека в сутки или в год. В Российских справочниках эти нормы относятся к конкретным единицам жилого фонда и отдельно стоящим объектам торгового или культурно-бытового назначения.
Способы утилизации отходов.
Термические методы обезвреживания
твердых отходов являются простыми и универсальными, но имеют массу недостатков,
главный из которых – большой остаток шлака, высокий уровень образования
диоксинов и кислых газов, которые выделяются на стадии газификации и ведут к
загрязнению атмосферы из-за большой влажности при большой доле пищевых отходов.
Несколько лучше обстоит дело с обезвреживанием подготовленных отходов.
Подготовленными отходами называют ТБО и ТПрО, прошедшие сортировку или
измельчение. Для их обезвреживания применяется пиролиз или сжигание в
специальных печах.
Пиролиз
–термохимический процесс, в котором происходит разложение органической части
отходов и получение полезных продуктов под действием высокой температуры в
специальных реакторах. Пиролиз позволяет ликвидировать твердые и пастообразные
отходы без их предварительной подготовки. Очень важно и то, что пиролиз
позволяет ликвидировать отходы с повышенной влажностью, отходы «неудобные» для
сжигания. В их числе – различные углеводородные материалы, автомобильные шины.
Другие преимущества высокотемпературного пиролиза- это получение горючего газа,
который может использоваться как топливо.
Переработка в промышленном масштабе
осуществляется на мусороперерабатывающих заводах (МПЗ). Основной процесс на
МПЗ- компостирование органических отходов, прежде всего пищевых. Проблема
мусоропереработки могла бы быть существенно упрощена, если бы удалось отделить
пищеотходы на стадии сбора ТБО населением. Работа МПЗ в этом случае существенно
упрощается – она сводится к сортировке составляющих и передачи их на
переработку специализированным заводам. По таким схемам работают некоторые
зарубежные заводы.
Твердые отходы
в настоящее время чаще всего размещаются (депонируются) на поверхности
литосферы на санкционированных и несанкционированных свалках и полигонах.
3) В тетрадь коротко запишите конспект. Примерное время выполнения – 30 минут.
УЭ-3.
Повторение и закрепление.
Ц е л ь:
повторение и закрепление знаний по теме урока.
Последовательность действий
Выполните упражнения в папках по Экологическим основам
природопользования
для закрепления полученных знаний.
Примерное время выполнения –
30 минут.
1. Дайте характеристику проблеме накопления и размещения
отходов на территории РФ. Какие первоочередные меры необходимо предпринять,
чтобы улучшить ситуацию? (5б)
2. Какой вид отходов (ТПрО или ТБО) образуется в большем
количестве, оцените состав ТБО используя данные текста, в чем причины
существующей структуры состава ТБО? (4б)
3. Какими параметрами определяется токсичность отходов?
Назовите основные классы токсичности отходов, вещества, их составляющие. (5б)
4. Какие способы утилизации отходов наиболее экологически
безопасны? Почему? (4б)
5. От каких факторов зависит накопление отходов на объектах
ЖКХ? Заполните таблицу. (6б)
Вид объекта
|
Нормы накопления: кг на 1 чел в сутки
|
Благоустроенные
жилые дома
|
|
Детский сад
|
|
Учебное заведение
|
|
Кинотеатр
|
|
Учреждение
|
|
Продовольственный
магазин
|
|
Рынок
|
|
Вокзал
|
|
УЭ-4.
Подведение итогов урока
1. Прочитайте еще раз цели урока.
2. Удалось ли вам их достичь? В какой
степени?
3. Что мешало и что помогало вашей успешной работе на
уроке?
4. Посчитайте количество набранных вами баллов и
поставьте себе оценку за урок.
5. Домашнее задание.
Примерное время выполнения – 5 минут.
Инструкция: Максимально возможное количество баллов дается, если ответ дан
полностью. Выставляемый балл может быть уменьшен, если ответ на вопрос дан не
полностью. Максимально возможное
количество баллов по уроку: 35. За количество баллов от 12 до 19
(включительно) выставляется оценка 3 «удовлетворительно»; от 20 до 27
(включительно) – оценка 4 «хорошо»;от 28 до 35 баллов – оценка 5 «отлично».
© Copyright: Наталия Кириллова, 2016
Свидетельство о публикации №216012200696
