Техногенные системы и экологический риск

Омский государственный университет
Химический факультет
Кафедра неорганической химии
Методические материалы и
рабочая программа по курсу
Техногенные системы
и экологический риск
Лекций
36 часов
Курс
пятый
Семестр
девятый
Форма зачета
Омск – 2005
экзамен
Учебная программа дисциплины «Техногенные системы и экологический
риск» федерального компонента ОПДФ.Ф 15 составлена в соответствии с
государственным образовательным стандартом высшего профессионального
образования по специальности «Химик».
Аннотация
Содержание курса направлено на изучение и последующее применение
студентами современных концептуальных основ и методологических
подходов, направленных на решение проблемы обеспечения безопасности и
устойчивого взаимодействия человека с природной средой. Курс также
предусматривает
формирование
у
студентов
университетов
природоохранного и экологического мировоззрения. Рассмотрены принципы
методологии количественной оценки разнородных опасностей, их сравнения
между собой в единой шкале и ранжирования на основе анализа
экологического риска для определения приоритетных направлений его
снижения и прогнозирования путей устойчивого и безопасного развития
человечества. В курсе рассматривается роль техногенных систем в проблеме
безопасного развития общества. На основе изложенных принципов дается
классификация
техногенных
и
описание
факторов,
ограничивающих их
наиболее
методов
существенных
контроля
за
воздействующих
ними
воздействие. Дается представление о
и
средств,
воздействии
техногенных систем на природную среду и о методах оценки возникающего
экологического риска.
Ключевые слова: техногенные системы, экологический риск, антропогенное
воздействие, приемлемый риск, зоны экологического бедствия,
оценка
риска, управление экологическим риском , экологический менеджмент.
Краткое содержание
Проблема обеспечения безопасности человека и окружающей среды в
условиях
хозяйственной деятельности
социально-экономическую
проблему.
представляет собой сложную
Для
решения
этой
проблемы
необходимо проводить изучение и оценку экологической ситуации,
прогнозирование развития
опасной ситуации, выявлять виды опасности,
оценить уровень риска и
определить управляющее воздействие для
предотвращения негативных последствий от реализации
экологической
опасности.
Основная цель курса «Техногенные системы и экологический риск» -дать
студенту представление о величине и последствиях антропогенного
воздействия
на
окружающую
среду,
ознакомить
с
принципами
количественной оценки возможных негативных последствий как от
систематических
связанных с
воздействий техногенных систем, так и
воздействий,
аварийными ситуациями, развить у студентов системное
мышление, позволяющее минимизировать воздействие негативных факторов
на человека и окружающую среду.
Задачи курса:
- знакомство с уровнями допустимых
негативных воздействий на
окружающую среду, с последствиями, возникающими при нарушении
нормативных требований к уровню воздействий;
- освоение методов идентификации опасности, методов качественной и
количественной оценки экологического риска;
- знакомство с методами прогнозирования развития и оценки последствий
аварийных и чрезвычайных ситуаций;
- знакомство с методами предотвращения загрязнения окружающей среды и
ликвидации последствий аварий и катастроф;
- знакомство с методами управления природопользованием.
Содержание курса излагается в следующей логической
последовательности.
В курсе дается представление об окружающей среде как системе,
изменяющейся под влиянием природных и антропогенных факторов как
систематического характера, так и в аварийных и катастрофических
экстремальных
ситуациях.
Наиболее
чувствительные
к
внешнему
воздействию компоненты окружающей среды. Оценка экологического риска
как методология количественного определения разнородных опасностей и
основа прогнозирования опасного развития и принятия решений.
Рассматриваются
нормативно-организационные,
технологические
и
экономические методы обеспечения безопасности человека и окружающей
среды.
Методические материалы содержат:
1. рабочую программу;
2. списки основной и дополнительной литературы;
3. тесты контроля знаний;
4. темы рефератов;
5. вопросы к зачету.
Методические материалы обсуждены на заседании
кафедры неорганической химии
Зав. кафедрой неорганической химии,
профессор, д.т.н.
___________________________Борбат В.Ф.
Методические материалы одобрены методической комиссией
химического факультета
Председатель УМК
________________________Плакатина О.С.
Рабочая программа
Техногенные системы и экологический риск
1. Вводная лекция
Цели и задачи курса, его структура и содержание. Безопасность
человека
и
окружающей
среды,
обеспечение
устойчивого
развития
цивилизации – важнейшая проблема современности, ее многоплановость.
Критерии
социального
характеризующие
«Техногенные
и
условия
системы
и
экономического
устойчивого
развития
развития
экологический
общества,
Значение
риск»
для
курса
формирования
экологического мировоззрения химиков-исследователей Литературные и
другие источники информации. …………………………………………...2 часа
2. Окружающая среда как система
Атмосфера,
гидросфера,
литосфера
-
основные
компоненты
окружающей среды. Законы функционирования биосферы. Защитные
механизмы природной среды и факторы, обеспечивающие ее устойчивость.
Динамическое равновесие в окружающей среде. Гомеостаз.Гидрологический
цикл. Круговорот энергии и вещества в биосфере. Фотосинтез.
Условия и факторы, обеспечивающие безопасную жизнедеятельность в
окружающей среде. Биогеоциклы, механизмы саморегуляции, самоочищение
биосферы. Возобновляемые и невозобновляемые природные ресурсы.
опасные
землетрясения,
природные
цунами;
явления
атмосферные
:
вулканическая
процессы:
деятельность,
циклоны
(тайфуны,
ураганы), смерчи и др., лесные пожары, наводнения. Параметры опасных
природных явлений, приводящих к чрезвычайным ситуациям.
Климат. Современные климатические модели — основа оценки глобальных
изменений состояния окружающей среды.
Социальная компонента понятия окружающей среды……………………4 часа
3. Техногенные системы и их воздействие
на человека и окружающую среду
Развитие производительных сил и рост народонаселения – важнейшие
антропогенные
факторы
Техногенные
классификация.
Воздействие
системы:
техногенных
определение
систем
на
человека
и
и
окружающую природную среду. Основные загрязнители почвы, воздуха,
воды; их источники: промышленные предприятия, электроэнергетика,
транспорт. Методы оценки воздействия: аддитивность, синергизм и
антагонизм. Превращения химических загрязнителей в окружающей среде.
Глобальные экологические проблемы: климатические изменения,
разрушение озонового слоя, загрязнение природных вод нефтепродуктами и
др. Масштаб современных и прогнозируемых техногенных воздействий на
человека и окружающую среду в рамках концепции устойчивого развития.
Концепция
и
структура
системы
мониторинга,
принципы
ее
функционирования. Роль мониторинга в анализе и предупреждении опасного
развития последствий глобальных проблем. Диагностика и эффективный
химико-аналитический контроль объектов окружающей среды. Методы
контроля
воздействия
на
окружающую
среду:
биоиндикация,
биотестирование.
Экотоксиканты. Методы оценки воздействия токсических веществ.
Пороговая
и
загрязнения
беспороговая
окружающей
концепция
среды
и
Экологические
проблемы
последствия
экотоксикологии.
Экологический подход к оценке состояния и регулирования качества
окружающей среды. Экологическое нормирование. Предельно-допустимая
экологическая
нагрузка.
Зоны
экологического
риска.
Санитарно-
гигиеническое нормирование. Показатели качества окружающей среды.
Оценка воздействия на окружающую среду. Токсикоглогия – основа
разработки принципов и критериев оценки биологического действия
химических загрязнений внешней среды как база создания системы ПДК и
методов
стандартизации
сырья
и
продуктов.
Токсикологическое
нормирование химических веществ. Предельно-допустимые концентрации.
Научные основы оценки техногенных воздействий на окружающую
среду.
Градация
территорий
и
объектов
окружающей
среды
по
экологическому состоянию………………….…………………………….6 часов
4.Основные направления и методы борьбы
с загрязнением окружающей среды.
Взаимосвязь
проблем
экологии
и
безопасности
химических
производств. Технологические методы уменьшения объема сточных вод.
Методы предотвращения загрязнения вод, очистка сточных вод от
возбудителей
болезней,
органических
и
неорганических
соединений,
радиоактивных веществ, питательных веществ и термальных загрязнений.
Переработка жидкофазных отходов, использование ценных компонентов.
Методы
уменьшения
объема
сточных
вод.
система
оборотного
водоснабжения. Озонирование.
Методы
очистки
атмосферы
от
газообразных
и
аэрозольных
загрязнителей, фтористых соединений, радиоактивных веществ. Методы
снижения
и
предотвращения
выбросов
загрязнителей
в
атмосферу.
Разработка и реализация новых технологий, отличающихся отсутствием
выбросов "парниковых" газов. Улавливание аэрозолей. Очистка от пыли в
скрубберах, фильтрах, электрофильтрах.
Твердые отходы; их свойства: городской мусор, ил сточных вод,
отходы сельскохозяйственного производства, целлюлоза и бумага, отходы
химической
промышленности,
зола,
шлак.
Переработка
отходов;
захоронение. Химическая и биохимическая обработка отходов. Современные
биотехнологические методы обезвреживания отходов. Термические способы
обезвреживания.
Использование
методов
разделения
веществ
для
классификации и утилизации отходов.
Экологически безопасное удаление и использование токсичных
химических веществ и опасных твердых отходов. Безопасное и экологически
обоснованное удаление радиоактивных отходов. экологически безопасное
использование биотехнологий .
Проблемы охраны окружающей среды в процессе сельскохозяйственного
производства. Нарушение биологического равновесия в результате
применения удобрений и ядохимикатов; методы предотвращения и
ликвидации вредных последствий их использования.
……………………………………………………………………………….6 часов
5.Место химических производств в концепции
устойчивого развития.
Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов.
Размещение промышленных объектов и охрана окружающей среды.
Характер и масштабы стационарных и аварийных химических выбросов.
Динамика и прогнозы. Крупномасштабные выбросы и специфика их
воздействия на человека и окружающую природную среду.
Ресурсо- энергосбережение, комплексное использование сырья стратегия
решения
экологических
проблем.
Требования
к
ресурсосберегающей технологии: бессточные технологические
системы,
использование
ресурсов,
отходов
как
вторичных
материальных
комбинирование
производств,
создание
замкнутых
технологических
процессов, территориально-промышленный комплекс.
Принципы
создания
экологически
чистых
и
комплексных
малоотходных технологий. Создание энергосберегающих процессов –
пример
успешного
комплексного
решения
проблем
энергетики
и
энергоемких производств. Критерии совершенства технологических систем и
их связь с воздействием предприятия на окружающую природную среду.
Оптимизация масштаба и размещения химических производств по критериям
безопасности. Аварийная ситуация- чрезвычайный фактор воздействия на
окружающую среду. Классификация аварийных ситуаций. Анализ причин
возникновения аварий. Оценка последствий.
Надежность оборудования, систем.
Диагностика управления для
обеспечения безопасности химических производств……...…………….6 часов
6. Принципы обеспечения экологической безопасности
человека и окружающей среды
Основы теории опасностей. Опасное состояние, его параметры.
Классификация опасностей. Уровень опасности и методы его оценки.
Механизмы опасных воздействий. Виды опасностей. Вероятность и
последствия. Оценка и прогноз. Наиболее опасные факторы воздействия на
здоровье населения и окружающую среду. События с высокой и низкой
вероятностью. Систематические
опасные воздействия на человека и
окружающую среду. Шкала опасностей.
Эволюция концепции безопасности - к концепции приемлемого риска.
Методология оценки риска — основа для количественного определения и
сравнения опасных факторов, воздействующих на человека и окружающую
среду. Основные понятия, определения, термины. Риск, уровень риска, его
расчет. Оценка риска на основе доступных данных. Сравнение и анализ
рисков в единой шкале. Неопределенность в
оценке риска. Риски от
воздействия нескольких опасностей.
Основные подходы к оценке риска крупномасштабныхаварий с
большими последствиями. Долгосрочные эффекты опасных воздействий.
Оценка риска природных опасностей. Управление
риском – основа
принятия решений выбора оптимальной стратегии. Принципы управления
риском. Особенности управления риском в экстремальных условиях.
Региональная оценка риска. Зоны экологического риска. Социальные
аспекты
риска;
восприятие
рисков
и
реакция
общества
на
них.
Экономический подход к проблемам безопасности; стоимостная оценка
риска;
приемлемый
экономическими
уровень
риска.
возможностями
Связь
уровня
общества.
безопасности
Основы
с
глобального
экологического прогнозирования возможных изменений в окружающей
среде под влиянием хозяйственной деятельности. Пути предотвращения и
минимизации негативного воздействия…………………………………..6 часов
7. Правовые основы обеспечения
экологической безопасности
Конституция
России.
Экологическое
законодательство.
Законодательные и нормативные документы. Государственные стандарты,
Строительные
нормы
и
правила.
Экологический паспорт предприятия.
Санитарные
правила
и
нормы.
Методы
правовые
и
Международные
управления
природопользованием.
экономические
стандарты
методы
ИСО
Административно-
экологического
14000.
Оценка
менеджмента.
воздействия
на
окружающую среду, экологическая экспертиза проектов, лицензирование
природопользования , экологическое сертифицирование, декларирование
безопасности опасных промышленных объектов, экологический аудит.
Экологическая
безопасность
и
страхование
Экологические
фонды………………...……………………………………………………..6 часов
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Быков. А.А. Моделирование природоохранной деятельности: Учебное
пособие. Изд-во НУМЦ Госкомсэкологии России, 1998.
2. Афанасьев Ю.А., Фомин С.А. Мониторинг и методы контроля
окружающей среды: Учебное пособие в 2-х частях. Ч. 1. Общая. М.: Изд-во
МНЭПУ, 1998.
3. Экология; охрана природы и экологическая безопасность. Учебное
пособие. /Под ред. В.И.Данилова-Данильяна, М.: МНЭПУ, 1997.
4. Пэнгл Р. Методы системного анализа окружающей среды: Пер. с англ.
/Под ред. Н.Н. Моисеева. М.: Мир, 1979.
5. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.:
Мир, 1982.
6. Демин В.Ф. Научно-методические аспекты
№1. 1999.
риска
// Атомная энергия.
7. Экологическое
аудирование промышленных производств: Учебное
пособие. М.: НУМЦ Госкомэкологии России, 1997.
8. Мягков С.М. География природного риска. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995.
9. Меньшиков В.В. Концептуальные основы оценки экологического риска:
Учебное пособие .- М.: Изд-во МГУ, 2003.
Дополнительная
1. Медоуз Д.Л., Рандерс И. За пределами роста: Учебное пособие / Пер. с
англ. М.: Прогресс, Пангея, 1997.
2. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? :
Учебное пособие / Под. ред. В.И Данилова-Данильяна. М.: НУМЦ
Госкомэкологии России, 1997.
3. Реймерс Н.Ф. Концептуальная экология. Надежда на выживание
человечества. М.: Россия молодая, 1992.
4. Савенко В.С. Природные и антропогенные источники загрязнения
атмосферы. /Итоги науки и техники. Охрана природы и воспроизводство
природных ресурсов. Т.31. М., 1991.
5. Берлянд М.Е. Комплексный глобальный мониторинг загрязнения
окружающей природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.
6. Арский Ю.М., Данилов-Данильян В.И. и др. Экологические проблемы. М.:
МНЭПУ, 1997.
7. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния среды. М.: Гидрометеоиздат,
1984.
8. Корте Ф. и др. Экологическая химия. М.: Мир, 1996.
9. Экологическая биотехнология /Под ред. Форстера и Вейз. М.: Химия, 1990.
10. Меньшиков В.В. Техногенные системы и экологический риск.//
Программа дисциплины и методические указания для студентов заочного
отделения - М.: Изд-во МНЭПУ, 2004, 26 с.
Тесты контроля знаний
Укажите номер единственного правильного ответа.
I. Два основных принципа обеспечения экологической безопасности:
1.Предотвращение накопления и захоронения отходов, деградации
природных ресурсов.
2.Предотвращение
глобального
изменения
климата,
появления
озоновых дыр.
3.Предотвращение
экологической
опасности
до
ее
зарождения,
уменьшение последствий и компенсация ущерба.
4.Снижение
роста
заболеваний
с
тяжелыми
последствиями,
уменьшение зон экологического бедствия.
5. Предотвращение появления озоновых дыр, уменьшение зон
экологического бедствия.
II. Метод очистки сточных вод, наиболее предпочтительный при прочих
равных условиях:
1. Сжигание
2. Озонирование
3. Отдувка
4. Биологическая очистка,
5. Диализ.
III. Данное вещество проявляет синергизм по отношению к другому, если :
1. Активность их смеси превышает сумму активностей компонентов
2. Активность их смеси равна сумме активностей компонентов.
3. Активность их смеси меньше суммы активностей компонентов
4. Взаимное действие уменьшает активность одного и повышает
активность другого
5. Один из компонентов нейтрализует действие другого компонента.
IV. Вешества проявляют антагонизм, если эффект суммы :
1. Больше отдельных эффектов;
2. Меньше отдельных эффектов;
3. Равен сумме эффектов;
4. Больше суммы эффектов;
5. Меньше суммы эффектов
V. Основной путь повышения эффективности использования энергии – это
увеличение:
1. Числа ступеней в процессе преобразования энергии.
2.Доли
общего
количества
энергии,
затрачиваемой
на
прямое
выполнение полезной работы.
3.Эффективност каждой стадии преобразования энергии.
4.Увеличение количества преобразованной энергии.
VI. Понятие « безопасность»- это:
1.Потенцтиальная возможность негативного воздействия на человека и
окружающую среду.
2.Определенная степень защищенности объекта на производстве или
вне его от некоторого опасного фактора.
3.Отсутствие опасности.
4.Защита человека и окружающей среды от чрезмерной опасности.
VII.Последствия, возникающие в результате антропогенного воздействия :
1.Исчерпание ресурсов, рост производительных сил.;
2.Загрязнение , рост количества отходов;
3.Рост отходов, рост народонаселения;
4.Исчерпание ресурсов, загрязнение окружающей среды.
VIII.. Основные факторы
антропогенного воздействия на окружающую
среду:
1.Загрязнение и исчерпание природных ресурсов.
2.Рост производительных сил и народонаселения.
3.Выбросы углекислого газа на глобальном уровне.
4. Разрушение озонового слоя, разливы нефтепродуктов.
IX. Канцерогенные вещества отличаются от общетоксических:
1.Беспороговой зависимостью «доза- эффект».
2.Наличием минимальной дозы, не вызывающей негативный отклик.
3.Наличие пороговой зависимости «концентрация-эффект».
4.Значением риска больше единицы.
X. Если в атмосфере находятся одновременно углеводороды и оксиды азота,
то могут образоваться:
1.Более токсичные азотная кислота, серная кислота;
2. Более токсичные нитрозоамины;
3. Супертоксиканты: пероксиацилнитраты и пероксибензилнитраты.
4. Менее токсичные СО2, Н2О, NH3.
XI. Взаимосвязанные показатели, используемые при анализе антропогенного
воздействия:
1.Демографический, физико-химический, технологический.
2.Ростпроизводства и рост потребления.
3.Критерии интенсификации общественного труда.
4.Величина выбросов и заболеваемость населения.
XII.Классификация техногенных воздействий по масштабу:
1.Естественные и антропогенные.
2.Перднаменренные, разовые, региональные.
3.Локальные, региональные, глобальные
4.Непреднамеренные, долговременные, локальные.
XIII. Основные антропогенные факторы:
1.Увеличение
населения
Земли,
промышленный
прогресс,
рост
потребления продовольствия и промышленных изделий.
2.Загрязнение воздуха и поверхности Земли.
3.Интенсивное истощение природных ресурсов.
4.Выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду.
5.Природные катастрофы.
Темы рефератов
1. Проблема использования различных технологических отходов в качестве
источников сырья и энергии.
2. Экология и экономика - единство или несовместимость.
3. Комплексность подходов к достижению устойчивого развития общества.
4. Источники образования отходов, их классификация и воздействие на
окружающую среду.
5. Антропогенные источники загрязнения атмосферы. Вклад различных
источников в загрязнение атмосферного воздуха г. Омска.
6. Предотвращение загрязнения окружающей среды – приоритетная область
экологической политики.
7. От концепции абсолютной безопасности к концепции приемлемого риска.
8. Оценка воздействия предприятия на окружающую природную среду (на
примере конкретного предприятия).
9. Мировые и региональные демографические тенденции.
10.
Анализ
экологических
проблем
при
замене
традиционных
энергоностелей.
11. Оценка экологического риска для здоровья населения (на примере
конкретного региона).
12. Оценка экологической нагрузки (на примере конкретного предприятия).
13. Методы промышленной химии для снижения выбросов, сбросов и
захоронения отходов.
14. Жизнеобеспечение и социальная защита населения в чрезвычайных
ситуациях.
15. Международное сотрудничество в области защиты от чрезвычайных
ситуаций.
16. Оценка качества окружающей среды. Оценка риска воздействия
канцерогенных веществ на человека.
17. Схема материальных потоков для города.
18. Количественное измерение техногенного риска. Риск при нормальном
режиме работы предприятия и в аварийных ситуациях.
19.
Пути
превращения
загрязнителей
образованию опасных веществ.
в
атмосфере,
приводящие
к
20. Пути превращения загрязнителей в водоемах и реках, последствия
загрязнений.
21. Основные проблемы формирования теории безопасности. Безопасность и
проблемы устойчивого развития.
22. Пранализируйте существующую систему экологического управления в
промышленности.
23. Классификация опасных факторов и, соответствующих им, рисков.
24. Оценка риска при систематических выбросах и аварийных ситуациях.
25.Использование
критериев
снижения
риска
при
проведении
среду.
Допустимая
природоохранных мероприятий.
Вопросы к зачету
1.
Антропогенные
воздействия
на
окружающую
антропогенная нагрузка.
2. Создание малоотходных производств - оптимальная стратегия защиты
окружающей среды.
3. Экологические аспекты безопасности. Допустимая экологическая нагрузка.
4. Масштаб современных и прогнозируемых техногенных воздействий на
окружающую среду. Основные загрязнители биосферы.
5. Важнейшие антропогенные факторы, их связи, влияние на окружающую
среду.
6. Доза-эффект. Пороговая и беспороговая концепция. Методы оценки
воздействия: аддитивность, синергизм, антогонизм.
7. Детерминистский и вероятностный подходы к проблеме безопасности.
Эволюция концепции безопасности.
8. Методы, позволяющие оценить степень воздействия техногенных систем
на окружающую среду. Критерии эффективности технологических систем.
9. Оценка экологического риска, вызываемого загрязнением биосферы.
10. Риск и неопределенность. Точность оценки вероятности и ущерба.
11. Показатели, определяющие природный, техногенный и социальный
риски.
12. Соотношение понятий опасность, уязвимость, риск.
13. Риск - мера количественного измерения опасности.
14. Классификация рисков по источникам их возникновения и поражающим
объектам.
15. Природный риск, техногенный риск, экологический риск. Экологические
факторы опасности.
16. Риск коллективный и индивидуальный. Уровень риска.
17. Экологический подход к проблеме безопасности. Оптимизация затрат на
безопасность, оптимальный риск. Управление риском.
18. Экологический риск как векторная многокомпонентная величина.
Определение зоны риска и его интенсивности.
19. Классификация аварийных ситуаций, анализ причин, оценка последствий.
20.Меры по ликвидации последствий аварий.
21.Критерии устойчивого развития общества.