экология производства электронных средств

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ЭКОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ЧЕЛОВЕКА С ТЕХНОСФЕРОЙ
Красноярск 2007
2
УДК 504.3
Барашков В.А. , Фенькова Н.Б., Сергиенко С.В.
Экология производства электронных средств. Экологические аспекты
взаимодействия человека с техносферой: Учебн. пособие / В.А.Барашков.
Красноярск: ИПЦ СФУ, 2007, 64 с.
Предлагаемый труд представляет собой методическое пособие для
студентов 2 курса радиотехнического факультета Сибирского
Федерального
Университета,
изучающих
дисциплину
«Экология
производства электронных средств». В пособии содержатся сведения
относительно состава, объема заданий по выполнению самостоятельной
работы студентов. Здесь же даны методические указания по написанию
рефератов по темам, отражающим содержание изучаемой дисциплины.
Предназначено для студентов радиотехнического профиля.
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Уважаемый читатель, предлагаемый вашему вниманию труд
представляет собой учебное пособие по самостоятельной подготовке
студентов радиотехнического профиля к выполнению рефератов по разделам
дисциплины «ЭКОЛОГИЯ
ПРОИЗВОДСТВА
ЭЛЕКТРОННЫХ
СРЕДСТВ». Эта дисциплина преподается студентам второго курса
направлений 210100.62 «Электроника и наноэлектроника» и 210200.62
«Проектирование и технология электронных средств» подготовки бакалавров
на кафедре «Конструирование и производство РЭА». Общая трудоемкость
дисциплины составляет 110 часов, из них 51 час приходится на аудиторные
занятия (лекции и лабораторные работы) и 59 часов – на самостоятельную
работу студентов под руководством преподавателя. Самостоятельная работа
студентов заключается в подборе материала и написании реферата по темам,
относящимся
к
разделам
изучения
дисциплины:
ЭКОЛОГИЯ
ТЕХНОСФЕРЫ,
ВОПРОСЫ
ИНЖЕНЕРНОЙ
ЭКОЛОГИИ
И
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ
ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ. Каждый из этих рефератов должен быть
написан и защищен в установленные графиком сроки.
Реферат выполняется в виде отдельной работы, напечатанной на
компьютере и снабженной титульным листом, установленного образца
(Приложение 1). На титульном листе должно присутствовать название
реферата, состоящее и двух частей. Сначала указывается название раздела, к
которому относится тема реферата, затем через точку название самой темы.
Текст набирается с одинарным интервалом на листах А-4 шрифтом Times
New Roman кегль 14, поля: верхнее – 30, левое – 30, нижнее – 25, правое – 15
мм.
Для заголовков можно использовать шрифт Arial. Его же допускается
использовать в таблицах. При этом размеры шрифта могут быть уменьшены
до 12 или 10 пт.
Номер страницы указывается вверху с выравниванием по центру,
шрифт – 12 пт.
Материал для реферата подбирается из статей в научных журналах,
книгах, сборниках, монографиях, публикаций в Интернете в соответствии с
примерным списком тем, приведенным в Приложении 2.
Ниже будут рассмотрены некоторые из тем с пояснительными
комментариями, если они требуются.
Объем реферата не регламентируется, но в среднем он составляет 6–8
страниц, не считая схем, графиков, рисунков). Реферат не может быть
беспорядочным набором материала, его структура обязана отражать логику
изложения каких-то важных идей, теорий, демонстрации практических
результатов исследований в той или иной области знания.
4
Текст реферата должен предваряться его планом.
Рекомендуется разбить текст реферата на ряд стандартных
подразделов, не обязательно выделенных заголовками.
Во вводной части формулируется проблематика работы, общая цель,
поставленная перед автором реферата, и определятся задачи по достижению
сформулированной цели. Желательно определиться с актуальностью указанной
проблемы и практической ценностью полученных результатов.
Следующим этапом является изложение найденного по теме материала.
Крайне не рекомендуется готовить реферат на основании одного единственного
источника. Поэтому в тексте реферата обязательно должны присутствовать
ссылки на цитируемый источник. Номер ссылки заключается в квадратные
скобки. Нумерация ссылок осуществляется в порядке цитирования. Текст
реферата может содержать рисунки, таблицы, выполненные в свободном стиле.
Важно лишь, чтобы они содержали весь необходимый перечень поясняющих
данных (единицы измерения, наименования элементов оборудования,
последовательность выполнения процессов и т. п.). В тексте не должно быть
рисунков и таблиц, упоминания о которых нет в тексте. Не рекомендуется
использование дублирующих друг друга данных (таблиц и графиков,
изображающих одни и те же зависимости).
Заключительный раздел реферата может быть представлен в виде
отдельного подраздела под названием «Заключение» или «Выводы», в котором
формулируются основные положения реферата по заявленной проблематике.
Следует обратить внимание на то, что заключение работы должны перекликаться
с первым разделом реферата, в котором сформулированы решаемые задачи. То
есть в заключении автор должен ответить на вопрос – решены или нет
поставленные задачи, и какие конкретно выводы в результате получены.
В конце реферата приводится список использованных литературных
источников, без этого списка реферат не принимается и не рассматривается.
Всего необходимо подготовить и защитить три реферата по темам:
«Экология техносферы», «Вопросы инженерной экологии» и «Экологические
проблемы производства и технологии электронных средств».
При подготовке реферата студент имеет право получить исчерпывающие
консультации у своего преподавателя.
Готовый реферат подается преподавателю на проверку и защищается.
Защита состоит в аргументированном изложении приведенного в реферате
материала, при этом студент должен продемонстрировать достаточный уровень
знаний по заявленной проблематике и по дисциплине в целом.
5
ВСТУПЛЕНИЕ
Экология – наука, изучающая взаимодействие живых организмов между
собой и с окружающей средой
Экология – это наука, изучающая взаимодействие живых организмов
между собой и с окружающей средой. Объектами изучения экологов
являются популяции организмов, биоценозы, экосистемы, биосфера. Под
биосферой понимается область активной жизни, охватывающая нижнюю
часть атмосферу, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере
живые организмы (живое вещество)
и среда их обитания тесно
взаимодействуют между собой, образуя целостную динамическую систему –
глобальную экосистему.
Эволюция органического мира прошла несколько этапов. Первый из них
связан с возникновением жизни на Земле и эволюцией биотической
структуры, подчиняющейся чисто биологическим закономерностям.
Следующий этап обусловлен появлением человеческого общества.
Деятельность людей в масштабе биосферы способствует превращению
последней
в
техносферу,
в
формировании
облика
которой
основополагающее значение имеет деятельность человека. Еще в 40-х годах
XX в. В.И.Вернадский, заложивший основы современного учения о
биосфере, отмечал, что производственная деятельность человека приобретает
масштабы, сравнимые с геологическими преобразованиями. Он выдвинул
социально-экономическую концепцию биосферы, согласно которой уровень
воздействия человека на окружающую среду определяется уровнем
социально-экономического развития человеческого общества.
В процессе своей производственной деятельности человек оказывает
непрерывное и все возрастающее воздействие на окружающую его среду
обитания, решая при этом две основные задачи:
 обеспечивает свои потребности в энергии, пище, воде и воздухе;
 изолируется от негативных воздействий, как со стороны среды
обитания, так и себе подобных.
На протяжении длительного времени среда обитания человека медленно
изменяла свой облик (исчезали вырубленные леса, теряли плодородие
пахотные земли, высыхали от неумеренного водопотребления реки, озера и
т. д.), но в последнее время (начиная примерно с середины XIX века)
уровень таких негативных изменений стал особенно заметен в связи с
возросшим уровнем энерговооруженности человека и с ростом
его
потребностей.
Этим изменениям во многом способствовали:
 высокие темпы роста численности населения на Земле
(демографический взрыв);
6
 концентрация населения (урбанизация);
 истощение природных ресурсов;
 загрязнение окружающей среды бытовыми отходами и отходами
производства;
 малая эффективность сельскохозяйственного производства;
 огромные затраты на гонку вооружений и пр.
На современном этапе человек столкнулся с глобальными
экологическими проблемами, среди которых к основным можно отнести:
 все возрастающее загрязнение окружающей среды;
 развитие парникового эффекта;
 разрушение озонового слоя Земли.
И все же в связи с современным уровнем развития производительных
сил, уровнем развития науки возникает реальная возможность научно
обоснованного природопользования.
Науку управления взаимоотношениями между человеческим обществом
и природой можно назвать ноогеникой. Основная цель этого научного
направления – планирование взаимоотношений человеческого общества и
природы и исправление нарушений, вызванных прогрессом науки. Помимо
природоохранных функций ноогеника должна способствовать увеличению
многообразия форм жизни путем создания новых сортов растений,
разновидностей животных и микроорганизмов, обладающих уникальными
свойствами. Эти животные, растения и микроорганизмы призваны не только
служить источником пищи, кислорода и сырья для промышленности, но и
помогать человеку, осуществляя буферные функции, бороться с вредными
побочными результатами технического прогресса, способствовать еще более
активному освоению неживой природы.
Из экологического кризиса существуют реальные пути выхода.
Необходимы экстренные меры по нормализации взаимодействия
человеческого общества с природой и только в условиях эффективного
международного сотрудничества. Эти меры должны быть направлены на
максимальное сокращение потребления первичной биологической
продукции, реализацию идеи умеренного развития человеческого
сообщества, наращивание научного потенциала в сфере экологии, развитие
стратегии превентивных экологических мер, открывающей возможности
совершенствования и быстрой смены технологий, внедрение в
промышленности замкнутых круговоротов веществ и минимизации отходов,
интеграция экологии, экономики и политики.
Положительных результатов можно ожидать только в условиях, когда
экологическое мировоззрение станет массовым, когда каждый человек
осознает ответственность перед своими детьми, перед человечеством в
целом.
7
1. ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТОВ ПО ТЕМЕ
«ЭКОЛОГИЯ ТЕХНОСФЕРЫ»
1.1. Пути воздействия человечества на природу
Воздействие человека на природу называют антропогенным.
Антропогенное воздействие на природу, окружающую среду заканчивается
точечными, локальными или глобальными ее изменениями. Эти изменения
могут рассматриваться как образование первичных и вторичных отходов.
Антропогенные загрязнения делятся на:
1) материальные (механические, химические, биологические);
2) физические (энергетические).
К материальным загрязнениям относят любые виды загрязнений,
имеющих вещественное строение. Это металлические предметы,
пластиковые отходы, ветошь, химические вещества, биологические агенты.
Химическое загрязнение среды при этом формируется в результате
изменения ее естественных химических свойств в результате сброса в эту
среду химических веществ, не свойственных ей или в концентрациях
превышающих природный естественный фон. Основные источники
химического загрязнения – промышленность, транспорт и сельское
хозяйство.
Физические загрязнения представлены тепловым и световым
излучением, повышенным уровнем шума, радиации, электромагнитного
излучения.
В процессе свой производственной деятельности человек извлекает из
биосферы сырье в значительном и все возрастающем количестве, а
современные промышленность и сельское хозяйство производят и
применяют вещества, не используемые другими видами организмов, а
нередко еще и ядовитые. В результате этого биотический круговорот
становится незамкнутым. Вода, атмосфера, почва загрязняются отходами
производства, вырубаются леса, истребляются дикие животные, разрушаются
природные биогеоценозы.
В настоящее время человечество стоит на пороге экологического
кризиса, т. е. такого состояния среды обитания, которое вследствие
происшедших в ней изменений оказывается непригодной для жизни людей.
Ожидаемый кризис по своему происхождению является антропогенным, т. к.
к нему ведут изменения в природе Земли, развивающиеся в связи с
воздействием на нее человечества.
Одной из проблем является истощение природных ресурсов планеты:
минерального сырья, нефти, газа, пресной воды и др.
Естественные богатства Земли делятся на исчерпаемые и
неисчерпаемые. Животные, растения, полезные ископаемые, почва относятся
8
к исчерпаемым ресурсам. Некоторые из них могут быть возобновлены и
приумножены воздействием человека, в том числе животный мир, растения.
Плодородие почв, утраченное в результате недостатка воды, заболачивания,
ветровой и водной эрозии, засоления может быть восстановлено
мелиоративными мероприятиями, внесением удобрений и применением
рациональной агротехники.
К неисчерпаемым ресурсам относятся: воздух, вода, энергия Солнца,
энергия морских приливов и ветра и т.д. Вопрос о неисчерпаемости
атмосферы и воды, впрочем, требует пересмотра. Уже сейчас недостаток
чистого воздуха и чистой воды ощущается в некоторых районах земного
шара.
Тенденцию в изменениях восполняемых природных ресурсов можно
проследить на примере лесов. В настоящее время лесами покрыта примерно
треть суши, тогда как в доисторические времена ими было занято не менее
70% территории не занятой водой.
Уничтожение лесов прежде всего нарушает водный режим планеты.
Мелеют реки, их дно покрывается илом, что приводит, в свою очередь, к
уничтожению нерестилищ и сокращению численности рыбных стай.
Уменьшаются запасы грунтовых вод, создается недостаток влаги в почве.
Талая вода и дождевые потоки смывают, а ветры, не сдерживаемые лесной
преградой, выдувают верхний почвенный слой. В результате возникает
эрозия почв. Древесина, ветви, кора, подстилка аккумулируют минеральные
элементы питания растений. Уничтожение лесов ведет к вымыванию этих
элементов из почвы и следовательно – падению их плодородия. С вырубкой
лесов гибнут населяющие их птицы, звери, насекомые энтомофаги. В
результате
беспрепятственно
размножаются
вредители
сельскохозяйственных культур. Лес загрязняет воздух от ядовитых
загрязнений, в частности, он задерживает радиоактивные осадки и
препятствует их дальнейшему распространению, т. е. вырубка лесов
устраняет важный компонент самоочищения воздуха. Наконец, уничтожение
лесов на склонах гор является существенной причиной образования оврагов
и селевых потоков.
Из-за нерационального землепользования человечество потеряло
вследствие эрозии почв обширные территории, ставшие практически не
пригодными для землепользования. Так, за период, равный примерно 150
годам в США эрозия привела к резкому снижению плодородия почв на
территории равной 120 млн. га.
Промышленные отходы, пестициды, применяемые для борьбы с
вредителями сельскохозяйственных культур, радиоактивные вещества,
образующиеся при испытаниях ядерного оружия и авариях на атомных
электростанциях, загрязняют природную среду. В крупном городе мира за
год каждый автомобиль выбрасывает около 50 млн. м3 угарного газа, а также
9
окислы азота и серы. При использовании этилированного бензина тот же
автомобиль выделяет в природную среду около 1 кг свинца в год.
Обнаружено, что у людей, проживающих в крупных городах, содержание
свинца в организме повышено.
Из-за бесконтрольного использования ДДТ на планете погибло много
видов насекомых, животных и птиц.
Считая с 1600 г. человеком было истреблено более 160 видов и подвидов
птиц и не менее 100 видов млекопитающих. В настоящее время около 600
видов позвоночных животных находятся на грани полного истребления. К
ним относятся киты, австралийские сумчатые,
крокодилы, бегемоты,
носороги, ряд крупных хищников.
Отдельные виды животных и растений исчезают не только в результате
их непосредственного истребления человеком. Между естественными и
искусственными биоценозами все время идет борьба за территорию. Но
человеческий труд оказывается фактором настолько мощным, что
искусственные биоценозы, сами по себе малоустойчивые, тем не менее
теснят биоценозы естественные.
Деятельность человека изменяет структуру земной поверхности,
отчуждая под сельхозугодья, строительство населенных пунктов,
коммуникаций, водохранилищ территорию, занимаемую природными
биоценозами. К настоящему времени указанным образом преобразовано
около 20% суши.
К числу отрицательных влияний относится нерегулируемый промысел
рыбы,
млекопитающих,
беспозвоночных,
водорослей,
изменение
химического состава воды, воздуха. Почвы в результате сброса отходов
промышленности, транспорта и сельскохозяйственного производства.
Положительное влияние выражается в выведении новых пород
домашних животных и сортов сельскохозяйственных растений, создание
культурных биоценозов, а также в выведении штаммов полезных
микроорганизмов как основы микробиологической и фармацевтической
промышленности, развитие прудового рыбного хозяйства, интродукции
полезных видов в новых условиях обитания.
Прогнозы будущего человечества с учетом экологических проблем,
стоящих перед ним, представляют интерес для всего населения планеты. По
мнению экспертов, экологическая ситуация, складывающаяся на Земле,
действительно таит в себе опасность серьезных, а возможно, и необратимых
разрушений биосферы в том случае, если деятельность человечества не
приобретет планомерный, согласующийся с законами существования и
развития биосферы характер. Вместе с тем, расчеты показывают, что
человеческое общество не использует значительные резервы биосферы.
Одной из наиболее острых проблем современности является проблема
быстрого роста населения Земли, крайне неравномерное распределение
10
жилых районов, скученность населения, нехватка продовольствия и
пригодных для сельскохозяйственного использования земель в некоторых
районах Земного шара.
Проблема истощения природных ресурсов может решаться путем
повторного использования отработанных отходов. Для этого необходимы
серьезные капиталовложения на научные разработки в области технологии
переработки отходов и воля людей, ответственных за судьбы человечества.
Существенного увеличения степени утилизации природных ресурсов можно
добиться при введении в действие новых современных методов их добычи,
поскольку сейчас при современных технологиях удается извлекать не более
30-50% разведанных запасов.
Недостаток энергетических ресурсов (газа, нефти, угля) может быть
компенсирован использованием альтернативных, кстати более экологически
выгодных источников энергии. В настоящее время предлагаются к
использованию и уже находят применение такие источники энергии как
ветровые и солнечные электростанции, водородные двигатели, приливные и
геотермальные станции получения электроэнергии. Энергия Солнца может
быть использована для нагревания жилища и без перевода ее в
электрическую форму.
Существенный прирост в производстве сельскохозяйственных культур
может быть получен при использовании методов искусственного
выращивания растений, с помощью которых создаются оптимальные условия
их роста и таким образом максимальные урожаи. Так, в институте биофизики
СО РАН в установках для искусственного выращивания пшеницы получены
урожаи из расчета до 100 ц/га.
Значительным подспорьем для восполнения недостатка в пище может
быть использование микробиологического сырья, которое, как показали
специальные исследования, может быть источником белка, жиров и
углеводов. Преимуществом такого источника пищи является то, что
биомассу микроорганизмов можно получать в контролируемых условиях
специальных аппаратов для их выращивания – культиваторах с
использованием минеральных субстратов. Варьируя условия выращивания
(состав и количество минеральных компонентов, газовой фазы, температуру)
можно получать микробную биомассу разного состава в зависимости от
потребностей. Подобный источник питания был бы практически
неиссякаемым и не зависящим от погодных, климатических условий,
времени года и т. д.
К сожалению, на пути использования микробной
биомассы в пищевых и кормовых целях стоят пока серьезные препятствия.
Дело в том, что она, как правило, содержит некоторые токсические
компоненты, от которых приходиться освобождается путем дополнительной
иногда дорогостоящей обработки.
11
1.2. Правовые основы охраны окружающей среды
Меры по охране природной среды являются непременным условием
выживания человечества. В масштабах нашей страны они регламентируются
соответствующими законами и подзаконными актами: указами президентов,
постановлениями правительств Российской Федерации, местных органов
власти и специально уполномоченных на то органов: Министерства
природных ресурсов РФ, Государственного комитета РФ по охране
окружающей среды, Министерства труда и социального развития РФ,
Министерства здравоохранения РФ, МЧС России и др.
Высшим законом, гарантирующим право граждан на чистоту
природной среды, является Конституция России (ст.114). Среди
законодательных актов можно отметить закон "Об охране окружающей
природной среды", Водный и Земельный кодексы, законы "О недрах", "Об
экологической экспертизе", "Об охране атмосферного воздуха".
При осуществлении хозяйственной, управленческой и иной
деятельности, оказывающей отрицательное воздействие на окружающую
природную среду, местные органы самоуправления, другие государственные
органы, предприятия, учреждения, организации, а также граждане РФ,
иностранные юридические лица и граждане обязаны руководствоваться
следующими основными принципами:
 приоритетом охраны жизни и здоровья человека, созданием
благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха
населения;
 научно обоснованным сочетанием экологических и экономических
интересов общества, обеспечивающих реальные гарантии прав
человека на здоровую и благоприятныю для жизни природную среду;
 рациональным использованием природных ресурсов с учетом
законов природы, потенциальных возможностей окружающей
природной среды, необходимости воспроизводства природных
ресурсов и недопущения необратимых последствий для природной
среды и здоровья человека;
 соблюдением требований природоохранного законодательства,
неотвратимостью ответственности за их нарушение;
 гласностью в работе и тесной связью с общественностью в решении
природоохранных задач;
 международным сотрудничеством в охране окружающей природной
среды.
Охране от загрязнения, порчи, повреждения, истощения, разрушения
подлежат:
 естественные экологические системы, озоновый слой атмосферы;
12
 земля, ее недра, поверхностные и подземные воды, атмосферный
воздух, леса, животный мир, микроорганизмы, генетический фонд,
природные ландшафты.
Граждане РФ не только имеют право на благоприятную окружающую
среду, но обязаны:
 принимать участие в охране природы;
 соблюдать законодательство по охране природы;
 своим личным трудом оберегать и приумножать природные
богатства;
 постоянно повышать свой уровень знаний и природе,
экологическую культуру;
 содействовать
экологическому
воспитанию
подрастающего
поколения.
1.3. Профессиональная ответственность
Ответственность за экологические правонарушения регламентируется
системой юридических норм, правил, под контролем которых находятся
взаимоотношения общества и окружающей природной среды и которые
носят название экологического права. Экологическое право призвано
регулировать общественные отношения в сфере сохранения и рационального
использования природных ресурсов. Сложный правовой механизм является
одним из наиболее действенных способов защиты природы, поскольку
подкрепляется авторитетом всей государственной машины. Устанавливая
научно обоснованные запреты и стимулируя должное поведение субъектов,
экологическое право способствует выработке необходимой модели
поведения как отдельного лица, так и всего общества в целом, до тех пор
пока рачительное отношение к природе не станет осознанной
необходимостью. Отдельные люди мало задумываются о будущем нашей
планеты.
Глобальное, общемировое значение проблем охраны окружающей
среды выводит экологическое право за рамки одного государства.
Международные соглашения
по
защите природной среды от
неблагоприятного воздействия является одной из форм ограничения
государственного суверенитета в интересах всего человечества. Тесная связь
с международным регулированием охраны окружающей среды - одна из
основных черт экологического права. Другая особенность - комплексный
характер этой отрасли. Запреты, ограничения и стимулы рассредоточены по
разным отраслям. Это позволяет наиболее эффективно регулировать данные
общественные отношения.
Экологическое законодательство также закрепляет профессиональную
ответственность за правонарушения: "За экологические правонарушения,
13
т. е. противоправные деяния, нарушающие природоохранительное
законодательство и причиняющие вред окружающей природной среде и
здоровью человека, должностные лица и граждане несут дисциплинарную,
административную либо уголовную, гражданско-правовую, материальную, а
предприятия, учреждения, организации – административную и гражданскоправовую ответственность в соответствии с настоящим Законом, иными
законодательными актами Российской Федерации и республик в составе
Российской Федерации" [1].
1.4. Нормативно-техническая документация
Эта документация по охране окружающей среды включает
федеральные, республиканские, местные санитарные правила и нормы
(СанПиН) Министерства здравоохранения России, строительные нормы и
правила (СНиП) Комитета по строительной, архитектурной и жилищной
политике РФ, систему стандартов "Охрана природы", документы
Министерства природных ресурсов РФ, государственного комитета по
охране
окружающей
среды,
Федеральной
службы
России
по
гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Санитарные
нормы
устанавливают
предельно-допустимые
концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и воде, а
также предельные уровни физических воздействий на окружающую среду.
Строительные нормы и правила регламентируют строительство и
эксплуатацию сооружений различного назначения с учетом рационального
использования природных ресурсов и охраны природы.
Система стандартов "Охрана природы" является частью
государственной системы стандартизации, ее номер – 17. Она состоит из 10
взаимосвязанных комплексов стандартов, имеющих следующие кодовые
названия: 0 – организационно–методические стандарты; 1 – гидросфера; 2 –
атмосфера; 3 – биологические ресурсы; 4 – почвы; 5 – земли; 6 – флора; 7 –
фауна; 8 – ландшафты; 9 – недра.
Каждый комплекс стандартов (1–9) включает в себя следующие
группы стандартов:
0
1
2
3
4
5
Основные положения
Термины, определения, классификация
Показатели качества природных сред, параметры загрязнения и
использования природных ресурсов
Правила охраны природы
Методы определения состояния природных объектов
Требования к средствам контроля
14
6
7
Требования к устройствам защиты окружающей среды
Прочие стандарты
Некоторые из стандартов в области охраны природы приведены в
Приложении 3 настоящего пособия.
1.5. Управление охраной и мониторинг окружающей природной среды
Управление охраной окружающей природной среды осуществляется
Федеральным собранием, президентом, правительством России и специально
уполномоченными на это органами, главными из которых являются
Министерство природных ресурсов и Государственный комитет по охране
окружающей среды, Министерство здравоохранения, Министерство по
чрезвычайным ситуациям и др.
На региональном уровне управление охраной окружающей природной
среды ведется представительными и исполнительными органами власти,
местными органами самоуправления, а также территориальными органами
указанных выше организаций. На промышленных объектах для управления
охраной окружающей среды создаются отделы охраны природы.
Управление охраной окружающей природной среды базируется на
информации, получаемой системой мониторинга окружающей среды. Эта
система состоит из трех ступеней наблюдения, оценки состояния и прогноза
возможных изменений.
Экологический мониторинг – организованная система наблюдений за
состоянием экологических систем, природных комплексов, за динамикой
запасов полезных ископаемых, водных, земельных и растительных ресурсов.
В системе мониторинга различают три уровня: экологический, биосферный, и
санитарно-токсический. Целью экологического мониторинга является
обеспечение системы управления природоохранной деятельностью
своевременной и достоверной информацией, позволяющей:
 оценить состояние экосистем, среды обитания человека;
 определить причины изменения их показателей;
 указать меры по исправлению негативных ситуаций;
 выполнить прогноз изменения состояния объекта наблюдения.
Наблюдения, организованные в зоне влияния промышленных или
других источников, отслеживают:
 параметры окружающей природной среды – атмосферный воздух,
все виды вод, составы почв, растительный покров, сообщества животных и
птиц и др.;
 состояние урбанизированной среды – химический и радиационный
фоны, составы продуктов питания, питьевой воды и др.;
15
 характерные демографические параметры – численность, плотность
населения, рождаемость и смертность, заболеваемость, социальноэкономические факторы.
Основными структурными блоками современных автоматизированных
систем мониторинга являются датчики параметров окружающей среды температуры, концентрации соли в воде, солнечной радиации, концентраций
основных загрязнений атмосферы и вод, включая ПАВ, гербициды,
инсектициды, фенолы, пестициды, бензпирены и др.
Требования к датчикам:
 преобразование сигнала в электрический импульс, доступный
стандартной обработке;
 автономное электропитание на основе электроаккумуляторов или
солнечных батарей;
 радиопередающие и радиоприемные системы;
 системы спутниковой связи;
 современная вычислительная техника и программное обеспечение.
Экологические мониторинги разрабатываются и осуществляются на
уровне промышленного объекта, города, региона, государства, планеты в
целом.
Биосферный мониторинг осуществляется в рамках глобальной системы
мониторинга окружающей среды на базе биосферных станций, восемь из
которых располагаются у нас в стране.
Санитарно-токсический мониторинг – наблюдение за состоянием
качества окружающей среды, главным образом за степенью загрязнения
природных ресурсов вредными веществами. Этот вид мониторинга
осуществляется службами Министерства здравоохранения, Министерства
природных ресурсов, государственного комитета по охране окружающей
среды, Росгидрометом России.
Общее наблюдение за состоянием окружающей среды осуществляют
территориальные органы Росгидромета, которые включают инспекции по
контролю атмосферы, гидросферы, почвы и др.
Правила контроля состояния окружающей среды установлены
стандартами системы стандартов "Охрана природы". ГОСТ 17.2.3.01-86
формулирует правила контроля качества воздуха населенных пунктов. ГОСТ
17.1.3.07-82 относится к установлению правил контроля воды водоемов и
водотоков. Они определяют три категории постов наблюдений за
загрязнением атмосферы: стационарные, маршрутные, передвижные. Число
стационарных (маршрутных) постов и их размещение определяется с учетом
численности населения, площади населенного пункта и рельефа местности, а
также развитости промышленности. Подфакельные являются передвижными,
их устанавливают для отбора проб в зоне рассеяния загрязнений
выбрасываемыми дымовыми (газовыми) факелами.
16
Контроль промышленных выбросов сводится к определению их
фактической величины и сопоставлению ее с величиной предельно
допустимых выбросов (ПДВ), которые определены ГОСТом 17.2.3.02-78.
Порядок
контроля
выбросов
разрабатывают
сами
предприятия.
Обследование производят в период работы оборудования на его рабочем
режиме или в период максимального выброса вредных веществ.
Нормативы ПДВ для защиты атмосферы изложены в работе [2].
1.6. Международные соглашения об охране биосферы
Сотрудничество на двухсторонней основе осуществляется в рамках
межправительственных соглашений. В ряде глобальных конвенций
экологического характера (всего их принято более 170) участвует и Россия.
Перечислим некоторые из международных соглашений.
 1963 г. – Московский договор о запрещении испытаний ядерного
оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой.
 1973 г. – Вашингтон. Конвенция о международной торговле видами
дикой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения. СССР
присоединился к конвенции в 1976 г.
 1977 г. – Конвенция о запрещении военного или любого иного
враждебного воздействия на природную среду.
 1979 г. – Конвенция о предотвращении трансграничного
загрязнения атмосферы на большие расстояния.
 1985 г. – Конвенция о защите озонового слоя. Следом были
подписаны протоколы, ограничивающие производство фреонов.
 1987 г. – Монреальский протокол о снижении выбросов в атмосферу
разрушающих озоновый слой хлорированных и фторированных
углеводородов.
 1991 г. – Соглашение о запрете разведки и добычи полезных
ископаемых в Антарктиде сроком на 50 лет.
 1992 г. – Рио-де-Жанейро. Конвенция ООН по окружающей среде и
развитию. Результатом конференции стал документ "Повестка дня на XXI
век", а также ряд других конвенций: Международная конвенция по борьбе с
опустыниванием, Конвенция о биологическом разнообразии, Конвенция
ООН об изменении климата и др.
 1994 г. – Конвенция о борьбе с деградацией земель.
 1994 г. – Каир. Международная конференция по народонаселению и
развитию. Утвержден "Всемирный план действий в сфере народонаселения"
по сдерживанию роста численности населения планеты.
Наиболее важным среди представленных соглашений следует считать,
пожалуй, программу действий "Повестка дня на XXI век", в которой
17
изложены основы дальнейшего мирового развития. В программе указано, что
единственный способ обеспечить безопасное будущее - это комплексно
решать проблемы развития экономики и сохранения окружающей среды.
Основу решений должно составить устойчивое развитие всех процессов,
всемирная экономия ресурсов, безопасные и экологичные технологии,
просвещение и подготовка кадров в области безопасного взаимодействия с
окружающей средой.
В 1997 г. в Нью-Йорке прошла Специальная сессия Генеральной
Ассамблеи ООН по окружающей среде и развитию. Там говорилось к
сожалению о слабой реализации Конвенций Конференции 1992 г.,
подписанных в Рио-де-Жанейро, о том, что основные тенденции быстрого
ухудшения глобальных и региональных экологических условий не
изменились.
1.7. Основы экономики природопользования
Усиливающееся антропогенное воздействие на природу, разрушение
естественных биосистем, истощение ресурсов планеты, загрязнение
окружающей среды привели человечество к осознанию необходимости
проведения более сбалансированной политики в области промышленного и
сельскохозяйственного производства. Такая политика призвана изменить
экологическую ситуацию во всем мире и в России в частности, улучшить
охрану окружающей природной среды и рационализировать использование
природных ресурсов.
Важную роль в проведении экологической политики играет
экономический фактор. В масштабах нашей страны экологизация
производства должна поддерживаться следующими важными направлениями
экономических преобразований: структурной эколого-ориентированной
перестройкой экономики; изменением инвестиционной политики в
направлении эколого-сбалансированных приоритетов; совершенствованием
механизмов приватизации; проведением реформы прав собственности,
демонополизацией, созданием эколого-непротиворечивой системы налогов,
кредитов, субсидий, торговых тарифов, пошлин и пр.
Экономика России долгое время развивалась по экстенсивному пути,
базируясь в основном на огромных природных ресурсах. К сожалению, у
современной законодательной и исполнительной власти сохранились те же
приоритеты экономического движения страны, которые полностью
игнорируют экологическую опасность сложившейся ситуации. В то же время
стремление увеличить добычу природных ресурсов и усилить их
эксплуатацию все более ускоряет процессы экологической деградации в
России.
Неразвитость
обрабатывающей
и
перерабатывающей
промышленности, инфраструктуры, сферы распределения приводят к
18
колоссальным потерям природных ресурсов и сырья. Таким образом,
важнейшая причина ухудшения экологической ситуации в России –
неэффективная,
природоемкая
структура
экономики,
которая
с
неотвратимостью ведет страну в тупик.
В стране необходима перестройка государственной экономической
политики, заключающаяся в стабилизации роста и объемов производства
ресурсодобывающих отраслей хозяйства и развитие высокотехнологичных
направлений и видов деятельности. В области инвестиционной политики
требуются меры по привлечению частного бизнеса в экологоориентированные отрасли хозяйственной деятельности и торможение
капитальных вложений в природоэксплуатирующие комплексы.
Облегчить эколого-экономический переход к рыночной экономике
возможно с помощью эколого-сбалансированных экономических реформ и
создания соответствующей экономической среды на макроуровне.
1.8. Экозащитные технологии и техника
Необходимость изменения приоритетов во взаимодействии человека с
природой становится все более очевидной. В частности, предпринимаются
меры по внедрению в производственную деятельность таких технологий и
технических средств, которые оказывают минимальное воздействие на
окружающую среду и в то же время обладают максимальной
эффективностью. Экологизация производства, таким образом, означает
приспособление технологий к сложившимся природным условиям.
Одним из возможных направлений экологизации производства
является снижение массы машин, оборудования, сооружений.
На тепловых станциях страны в настоящее время совершается переход от
блоков турбогенераторов мощностью 300 МВт, разработанных в 70-х годах
XX столетия, к блокам в 500 и 800 МВт.
Ускорение научно-технического прогресса в мире сопровождается
созданием все более мощных двигателей, производство которых, в то же
время, сопровождается снижением удельного расхода металла на единицу
мощности. В условиях истощения минеральных ресурсов планеты этот факт
имеет немаловажное значение.
В области металлургии осуществляется переход к новой бездоменной и
бескоксовой технологии получения черных металлов, что позволяет
значительно снизить нагрузку на окружающую среду.
Снижению массы и продлению службы конструкций способствует
широкое применение качественных сталей взамен обычной углеродистой
стали.
Развитие порошковой металлургии создает основу развития
производства композиционных материалов с металлической основой.
19
Преимущества порошковой металлургии не только в экономии черных
металлов, но и в снижении загрязнения атмосферы и воды, связанного с
работой обычных металлургических заводов. Изготовление изделий с
помощью порошковой металлургии сопровождается образованием минимума
отходов.
Использование композиционных материалов в автомобильных
двигателях, например, при нанесении антифрикционных покрытий на
поверхности трения позволяет добиться многократного увеличения срока
службы таких двигателей и тем самым значительной экономии металла.
Композиционные материалы завоевывают все большее место среди
других материалов в производстве деталей радиоэлектронной техники,
приборостроения. Они отличаются набором особых функциональных
свойств: большой твердостью, прочностью, стойкостью против коррозии,
сохранением своих свойств при высоких температурах. Сейчас разработаны
новые методы производства силиконовых слоев и техника нанесения их на
кристаллы полупроводников при сверхвысоком вакууме. Научились
создавать керамику для использования при сверхтемпературных процессах,
материалы для авиационных газовых турбин и автомобильных двигателей.
В области электроники и техники полупроводников осуществляется
постоянное движение в сторону микроминиатюризации, вплоть до создания
наноразмерных деталей и структур, которая позволяет многократно
сократить размеры и других связанных с ними устройств. Тем самым
сокращается удельная потребность в материалах для них, а стало быть, и
объемы добычи природных ресурсов.
Обращает
внимание
неуклонное
стремление
электронной
промышленности к экологизации производственных процессов, которая
заключается с одной стороны в экономном расходовании материалов,
становящихся все более дефицитными, а с другой – в уменьшении
количества выбросов в окружающую природную среду с целью ее защиты.
Важное значение для сохранения ресурсов леса имеет широкое
использование отходов древесины для производства древесной массы и
выпуска древесноволокнистых изделий, картона и других видов продукции.
Подобные задачи стоят и в сельском хозяйстве, которые должны быть
направлены на то, чтобы обеспечить процесс непрерывного воспроизводства
и восстановления производящей способности почвы, предохранения ее от
истощения.
Защита окружающей природной среды является целью при создании и
использовании технических средств очистки технологических выбросов в
атмосферу, гидросферу и литосферу. Подобные средства позволяют не
только уменьшить нагрузку на окружающую среду, но и повторно
использовать продукты улавливания в производственных процессах.
20
2. ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТОВ ПО ТЕМЕ
«ВОПРОСЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ»
2.1. Источники загрязнения атмосферы
Загрязнение атмосферы промышленными выбросами осуществляется в
основном за счет автотранспорта, теплоэнергетики и металлургических
предприятий. Об этом свидетельствуют данные, приведенные в работе [3],
которые собраны по Российской Федерации в 1996 г. (табл. 1).
Таблица 1.
Выбросы загрязняющих веществ предприятиями
Российской Федерации, тыс. т.
Источники выбросов
Автотранспорт
Теплоэлектростанции
Металлургические предприятия
Нефтяная и газовая промышленность
Химическая промышленность
Производство стройматериалов
Количество
10955
4748
6133
2699
454
528
Структура производственных выделений видна из табл. 2. Ежегодно
предприятия Российской Федерации выбрасывают в атмосферу значительное
количество примесей, главными из которых являются диоксид серы, оксид
углерода, пыль, оксиды азота, а также углеводороды – продукты неполного
сгорания топлива.
Таблица 2.
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников в
Российской Федерации в 1996 г., млн. т.
Выбросы
Количество
диоксид серы
оксид углерода
пыль
оксиды азота
углеводороды
Аналогичная ситуация существует во всем мире (табл.3).
7,87
4,19
4,10
2,75
1,34
21
Таблица 3.
Загрязнение атмосферы Земли от естественных и антропогенных источников
Выбросы, млн. т
Вещество
пыль
Оксид углерода
углеводороды
Оксиды азота
Оксиды серы
Диоксид углерода
естественные
антропогенные
3700
5000
2600
770
650
485000
1000
304
88
53
100
18300
Доля антропогенных
примесей в общих
поступлениях, %
27
5,7
3,3
6,5
13,3
3,6
Кроме приведенных выше веществ и пыли в атмосферу Земли
выбрасываются и другие, более токсичные вещества. Так, вентиляционные
выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой,
серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители
и т. п.
2.2. Средства защиты атмосферы [4]
На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного
воздуха:
 модернизация технологического процесса и оборудования,
направленная на сведение к минимуму загрязнения атмосферы отходами
производства;
 рассеивание выбросов в атмосфере до концентрации, не
превышающей предельно допустимой концентрации (ПДК);
 использование специальных средств очистки отработанных газов от
примесей.
В тех случаях, когда реальные выбросы превышают предельные, в
системе выброса используют аппараты для очистки газов от примесей.
Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в
атмосферу делятся на:
 пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые);
 туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные);
 аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные,
хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы);
 аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов,
уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители).
Сухие пылеуловители. К сухим пылеуловителям относятся такие, в
которых очистка движущегося воздуха от пыли происходит механически под
действием сил гравитации и инерции. Широкое применение получили
22
аппараты центробежного типа – циклоны (рис. 2.1, а) различных
модификаций.
Рис. 2.1. Сухие пылеуловители
Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к
внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное
движение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы
частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с
частью газа попадает в бункер. Отделение чвастиц пыли от газа, попавшего в
бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180 град.
Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из
бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную
трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичность
бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха
происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу. Для очистки
больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие из большого
числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они
объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа.
Эффективность обеспыливания газов в циклонах зависит от
дисперсного состава пылевоздушной смеси. В среднем она составляет 98%
при размере частиц пыли 30–40 мкм, 80% – при 10 мкм и 60% – при 4–5 мкм.
Производительность циклонов лежит в диапазоне от нескольких сот до
десятков тысяч кубических метров пылевоздушной смеси в час.
Другой
разновидностью
сухих
пылеуловителей
являются
пылеосадительные камеры. В качестве примера на рис. 2.1, б, в приведены
схемы простой и лабиринтовой пылеосадительной камер. Осаждение пыли в
этих аппаратах происходит при резком изменении направления движения
газового потока, когда частицы пыли, движущиеся по инерции, ударяются о
23
поверхность камеры, теряют энергию и под действием силы тяжести
осаждаются в специальном бункере. Для увеличения эффективности
осаждения пыли отдельные камеры объединяется в батарею из нескольких
последовательно соединенных элементов.
Большое
распространение
в
промышленности для сухой очистки
газовых выбросов получили рукавные
фильтры (рис. 2.2). Корпус фильтра
представляет собой металлический
корпус 2, разделенный вертикальными
перегородками на ряд секций, в каждой
из которых помещена группа рукавов 1
из фильтрующего материала. Верхние
концы рукавов заглушены и подвешены
к раме, соединенной с устройством 4,
встряхивающем рукава. Нижние концы
рукавов открыты и в них входит
обеспыливаемый воздух, поступающий
в корпус 2 через штуцер 5.
Рис. 2.2. Рукавный фильтр
Воздух проходит через ткань рукавов, и пыль задерживается на
внутренней их поверхности. Через определенные промежутки времени
подачу запыленного воздуха переключают на другую секцию, включают
встряхивающее устройство 4, кроме того, подают сильную струю воздуха
через штуцер 3. Рукава освобождаются от осевшей пыли, которая падает в
накопительный бункер.
Фильтрующие
рукава
изготавливают
из
шерстяных,
хлопчатобумажных или синтетических тканей в зависимости от температуры
очищаемого газа; при использовании стеклоткани можно оперировать газами
с температурой до 300 град. Цельсия.
Электрическая очистка (электрофильтры) – один из наиболее
совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и
тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне
коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и
осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Для
этого применяют электрофильтры (рис. 2.3).
24
Аэрозольные частицы, поступающие в зону
между коронирующим 1 и осадительным 2
электродами, адсорбируют на своей
поверхности
ионы,
приобретая
электрический заряд, и получают тем
самым ускорение, направленное в сторону
электрода с зарядом противоположного
знака. Процесс зарядки частиц зависит от
подвижности ионов, траектории движения
и времени пребывания частиц в зоне
Рис. 2.3. Схема электрофильтра
коронирующего заряда.
Эффективность очистки газов электрофильтрами достигает 90-99%,
производительность их – до 1 млн. куб. метров в час.
Учитывая, что в воздухе и дымовых газах подвижность отрицательных ионов
выше, чем положительных, электрофильтры обычно делают с короной
отрицательной полярности. Время зарядки аэрозольных частиц невелико и
измеряется долями секунды. Движение заряженных частиц к осадительному
электроду происходит под действием аэродинамических сил и силы
взаимодействия электрического поля с зарядом частицы.
Разновидностью электрического фильтра является электрический
циклон, корпус которого заимствован от циклона, а внутри установлен
коронирующий электрод (цилиндр с иглами). На коронирующий электрод
подается высокое напряжение постоянного тока (60-80 кВ) отрицательной
полярности, а корпус заземляется.
Фильтры используют для тонкой очистки газов от твердых частиц и
капель жидкости. На пористых перегородках фильтров частицы примесей
задерживаются. Принципиальная схема фильтрации показана на рис. 2.4.
Фильтр представляет собой корпус 1,
разделенный пористой перегородкой 2 на
две полости. В фильтр поступают
загрязненные газы, которые очищаются при
прохождении фильтроэлемента. Частицы
примесей остаются на перегородке, образуя
Рис. 2.4. Схема фильтра
слой 3.
Этот слой становится частью фильтрующего элемента, увеличивающей
его аэродинамическое сопротивление.
В фильтрах применяют перегородки различных типов: с зернистыми
слоями (неподвижные, свободно насыпанные зернистые материалы,
псевдоожиженные слои), с гибкими пористыми перегородками (ткани,
войлоки, губчатая резина и т. п.), с жесткими пористыми перегородками
(пористая керамика, пористые металлы и др.).
25
Мокрые пылеуловители. Особенностью этих систем очистки
является использование подходящей жидкости для улавливания примесей в
воздушных или газовых потоках. Такие системы работают по принципу
осаждения частиц пыли на поверхность капель или пленки жидкости под
действием сил инерции или броуновского движения. Современная
промышленность выпускает большое разнообразие аппаратов мокрой
очистки разной конструкции и принципа действия (рис. 2.5). К их
достоинствам относится то, что с их помощью производится очистка
воздушных потоков не только от пыли, но и от газов и паров жидкостей.
Скруббер
Инерционный
Полый
Насадочный
Ударно-инерционный
Пенный
Конденсационный
Механический
Центробежный
Вентури
Рис. 2.5. Классификация мокрых пылеуловителей
Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на
поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури
(рис. 2.6).
Скрубберы
Вентури
широко
используют в системах очистки газов от
туманов. Эффективность очистки воздуха от
тумана со средним размером частиц более 0,3
мкм достигает 99,9%, поэтому их вполне
можно считать и туманоуловителями.
В этом устройстве струя жидкости
(воды), подаваемая через форсунки 1, в
конфузорной части сопла 2 потоком воздуха
разбивается на множдество мельчайших
капель,
разогнанных
до
скорости,
достигающей 200 м/с. Частицы пыли оседают
.
на поверхности капель, и воздух, таким
образом, очищается
Рис. 2.6. Схема скруббера
Вентури
При торможении капель в диффузорной части
улавливаются и поступают в каплеуловитель 3 в виде шлама.
сопла
капли
26
К
мокрым
пылеуловителям
относят
барботажно-пенные
пылеуловители, в которых очистка воздуха происходит при прохождении его
(барботации) через слой жидкости. Схема такого аппарата представлена на
рис. 2.7.
Газ на очистку подается в корпус аппарата 1,
поступает под решетку 3, проходит через
отверстия в решетке и, барботируя через
слой жидкости и пены 2, очищается от пыли
путем осаждения частиц на внутренней
поверхности газовых пузырей. Режим работы
аппаратов зависит от скорости подачи
воздуха
под
решетку.
Современные
барботажно-пенные аппараты обеспечивают
эффективность
очистки
газа
от
мелкодисперсной пыли ~ 95-96% при
удельных расходах воды 0,4-0,5 л/куб. м.
Практика эксплуатации таких аппаратов
показывает, что они весьма чувствительны к
неравномерностям
подачи
газа
под
провальные решеки. Неравномерная подача
газа приводит к местному сдуву пленки
жидкости с решетки и прекращению очистки
газа.
Рис. 2.7. Схема барботажно-пенного
пылеуловителя
Туманоуловители. Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей,
масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры –
туманоуловители. Принцип их действия основан на осаждении капель на
поверхности пор с поледующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю
часть
туманоуловителя.
Фильтрующий
элемент
низкоскоростного
туманоуловителя показан на рис. 2.8.
В пространство между двумя цилиндрами 3, изготовленными из
сеток, помещают волокнистый фильтроэлемент 4, который крепится с
помощью фланца 2 к корпусу туманоуловителя 1. Жидкость, осевшая на
фильтроэлементе, стекает на нижний фланец 5 и через трубку гидрозатвора 6
и стакан 7 сливается из фильтра.
27
Волокнистые
низкоскоростные
туманоуловители обеспечивают высокую
эффективность очистки газа (до 99,9%)
от частиц размером менее 3 мкм и
полностью
улавливают
частицы
большего размера.
Волокнистые слои формируются из
стекловолокна диаметром 7–40 мкм.
Толщина слоя составляет 5–15 мкм.
Для
очистки
аспирационного
воздуха
ванн
хромирования,
содержащего туман и брызги хромовой и
серной кислот, применяют волокнистые
фильтры типа ФВГ-Т. В корпусе
помещена кассета с фильтрующим
материалом – иглопробивным войлоком,
состоящим из волокон диаметром 70
мкм, толщиной слоя 4–5 мкм.
Рис. 2.8. Схема фильтрующего
элемента низкоскоростного
туманоуловителя
Метод абсорбции – очистка газовых выбросов от газов и паров –
основан на поглощении последних жидкостью. Для этого используют
аппараты – абсорберы. Условием очистки в этом случае является
растворимость паров и газов в жидкости – абсорбенте, а также развитая
поверхность соприкосновения жидкости и газа. По способу образования этой
поверхности абсорберы можно разделить на поверхностные, насадочные и
барботажные.
Самые простые – поверхностные абсорберы, в которых газ проходит
над поверхностью неподвижной или медленно движущейся жидкости. Такой
абсорбер мало производителен и используется для поглощения хорошо
растворимых газов (например, хлористого водорода водой). Принцип
действия барботажных аппаратов был рассмотрен выше, остановимся на
насадочных абсорберах (рис. 2.9).
Такой аппарат представляет собой металлический или пластмассовый
корпус, заполненный так называемой насадкой – гранулами инертного
материала.
28
Поскольку
гранулы
насадки
упакованы в корпусе плотно, на их
поверхности
создается
большая
площадь соприкосновения жидкости и
газа, которые движутся в аппарате
противотоком.
Достоинства
насадочных скрубберов – простота
устройства и устойчивость процесса,
недостаток
–
небольшая
производительность
и
крупные
габариты самого аппарата.
Насадочные скрубберы широко
применяют для очистки газов от
Рис. 2.9. Схема насадочного абсорбера
окислов
азота,
сернистого
газа,
угарного газа, хлора и др.
Работа хемосорберов основана на поглощении газов и паров жидкими
или твердыми поглотителями с образованием малорастворимых или
малолетучих химических соединений. Основными аппаратами для
реализации процесса являются насадочные башни, барботажно-пенные
аппараты, скрубберы Вентури и др. Хемосорбция – один из
распространенных методов очистки отходящих газов от оксидов азота и
паров кислот. Эффективность очистки от оксидов азота составляет 17–86% и
от паров кислот – 95%.
Метод
адсорбции
связан
со
способностью
некоторых
тонкодисперсных твердых тел селективно извлекать и концентрировать на
своей поверхности отдельные компоненты газовой смеси. Для этого метода
используют адсорбенты. В качестве адсорбентов применяют вещества,
имеющие большую площадь поверхности на единицу массы. К таким
веществам относится активированный уголь, который применяют для
очистки газов от органических паров (эфира, ацетона), удаления неприятных
запахов и целого ряда различных газов. В качестве адсорбентов также
используют активированный глинозем, силикагель, активированный оксид
алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита, которые
обладают большей селективной способностью, чем активированные угли.
Адсорбенты нашли широкое применение в противогазах.
Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов
и паров, входящих в состав вентиляционных или технологических выбросов,
сгорать с образованием менее токсичных веществ. Различают три схемы
термической нейтрализации:
 прямое сжигание;
 термическое окисление;
 каталитическое дожигание.
29
2.3. Средства защиты гидросферы. Методы очистки сточных вод [4]
Технологические жидкие отходы производства, сбрасываемые
предприятиями, можно классифицировать как минеральные, органические и
смешанные стоки. Минеральные сточные воды содержат кислоты, щелочи,
растворы солей. К органическим – относятся водные растворы фенолов,
альдегидов, органических кислот, спиртов, синтетических моющих средств и
т. п.
Характер и состав промышленных сточных вод зависят от
особенностей производства, поэтому понятно, что универсальной схемы их
очистки не существует. Согласно общепринятой классификации
современные методы очистки сточных вод делят на механические, физикохимические и биологические.
2.3.1. Механическая очистка
Для очистки сточных вод от нерастворимых компонентов используют
процеживание, отстаивание, обработку в поле действия центробежных сил и
фильтрование.
Процеживание реализуют с помощью вертикальных или наклонных
решеток, а также волокноуловителей. Последние используются, например, на
целлюлозно-бумажных и текстильных предприятиях для выделения из
сточных вод волокнистых веществ. Волокноуловители выполнены в виде
перфорированных дисков или движущихся сеток.
Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) примесей
с плотностью больше (или меньше) плотности воды. Процесс отстаивания
реализуют в песколовках, отстойниках и жироуловителях.
На рис. 2.10 показана для примера
схема песколовки, применяемой для
очистки сточных вод от частиц
металла и песка размером более 0,25
мм. Из нее понятен принцип работы
данного устройства. Цифрами здесь
обозначены: 1 – привод скребкового
механизма;
2
–
скребковый
механизм; 3 – сточная вода; 4 –
осевший песок; 5 – приемный бункер
Рис. 2.10. Схема песколовки
для песка; 6 – приемник грязевого
насоса.
Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил
осуществляют в гидроциклонах и центрифугах.
30
Так называемый открытый гидроциклон (рис. 2.11) предназначен для
выделения из сточной воды крупных твердых примесей со скоростью
осаждения более 0,02 м/с.
Он состоит из входного патрубка
1, кольцевого водослива 2, патрубка 3
для отвода очищенной воды и
шламоотводящей трубы 4. Сточная вода
через установленный тангенциально по
отношению к корпусу гидроциклона
входной трубопровод 1 поступает в
гидроциклон. Вследствие закручивания
потока сточной воды твердые частицы
отбрасываются к стенкам гидроциклона
и стекают в шламосборник 4, откуда они
удаляются. Очищенная вода продолжает
Рис. 2.11. Схема открытого
движение вверх и выводится из
гидроциклона
гидроциклона через патрубок 3.
Для очистки больших расходов сточных вод от мелкодисперсных
твердых примесей применяют зернистые фильтры (рис. 2.12).
Сточная вода по трубопроводу 4
поступает в корпус 1 фильтра и проходит
через фильтровальную загрузку 3 из
частиц мраморной крошки, шунгизита и
т. п., расположенную между пористыми
перегородками 2 и 5. Очищенная от
твердых частиц сточная вода скапливается
в
объеме,
ограниченном
пористой
перегородкой 5, и выводится из фильтра
Рис. 2.12. Схема зернистого фильтра через трубопровод 8.
По мере осаждения твердых частиц на фильтровальном материале
перепад давлений в фильтре увеличивается и при достижении предельного
значения перекрывается входной трубопровод 4, а по трубопроводу 9
подается сжатый воздух. Он вытесняет из фильтровального слоя 3 воду и
твердые частицы в желоб 6, которые затем по трубопроводу 7 выводятся из
фильтра. Достоинством конструкции фильтра является развитая поверхность
фильтрования, а также простота конструкции и высокая эффективность.
31
2.3.2. Физико-химические методы очистки
Основными среди упомянутых методов являются: флотация,
экстракция, нейтрализация, сорбция, ионообменная и электрохимическая
очистка, гиперфильтрация, эвапорация, выпаривание, испарение и
кристаллизация. Данные методы используют для очистки сточных вод от
растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных частиц.
Флотация. Многие методы физико-химической очистки требуют
предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных
веществ, например, капель маслопродуктов, для чего широко используют
процесс коагуляции. Под этим термином понимается процесс укрупнения
мелкодисперсных частиц путем введения в сточные воды особых веществ,
так называемых коагулянтов. Для усиления эффекта коагуляции в раствор
иногда дополнительно вводят небольшие количества химических веществ –
флокулянтов, которые способствуют образованию более прочных и крупных
конгломератов частиц. Образовавшиеся конгломераты должны быть
отделены от воды, для этого им либо дают осесть, либо с помощью
флотации заставляют всплыть. Сущность этого процесса в том, что для
ускорения всплывания частиц в сточную жидкость подают воздух, пузырьки
которого, поднимаясь на поверхность воды, увлекают частицы загрязнителя
и образуют на поверхности воды пенообразный слой, насыщенный
флотируемым веществом. Флотация в десятки раз повышает скорость
всплывания частиц. На рис.2.13 показана схема флотоотстойника.
Здесь: 1–труба для ввода
очищаемой воды; 2–приемная камера;
3–струегасящая
перегородка;
4–
скребковый механизм; 5–перегородка;
6–пенная
камера;
7–вывод
для
удаления пены; 8–труба для отвода
чистой воды.
Рис. 2.13. Схема флотоотстойника
Экстракция сточных вод основана на перераспределении примесей
сточных вод в смеси двух взаимнонерастворимых жидкостей (сточной воды
и
экстрагента).
Количественно
интенсивность
перераспределения
оценивается коэффициентом экстракции Кэ = Сэ/Св, где Сэ и Св –
концентрации примеси в экстрагенте и сточной воде по окончании процесса
экстракции. В частности, при очистке сточных вод от фенола с
использованием в качестве экстрагента бензола или бутилацетата Кэ
составляет соответственно 2,4 и 8–12.
32
Нейтрализация сточных вод предназначена для освобождения их от
кислот, щелочей, а также солей некоторых металлов. Нейтрализацию кислот
и их солей осуществляют щелочами или солями сильных щелочей: едким
натром, едким кали, известью, известняком, доломитом, мрамором, мелом,
магнезитом, содой и др. Для нейтрализации сточных вод, имеющих
щелочную реакцию, можно использовать соляную, серную, азотную,
фосфорную и другие кислоты.
Сорбцию применяют для очистки сточных вод от растворимых
примесей. В качестве сорбентов используют любые мелкодисперсные
материалы (золу, торф, опилки, шлаки, глину); наиболее эффективный
сорбент – активированный уголь.
Ионообменную очистку (рис.
2.14) применяют для обессоливания
и очистки сточных вод от ионов
металлов и других примесей.
Очистку осуществляют ионитами –
синтетическими
ионообменными
смолами, изготовленными в виде
гранул размером 0,22 мм.
Иониты
состоят
из
нерастворимых в воде полимерных
веществ,
имеющих
на
своей
поверхности
подвижный
ион
Рис. 2.14. Технологическая схема
ионообменной очистки стоков:
(катион или анион), который при
а–одноступенчатая очистка; б–очистка с
определенных условиях вступает в
двухступенчатым анионированием;
реакцию обмена с ионами того же
в–очистка с промежуточной дегазацией и
знака, содержащимися в сточной
двухступенчатым анионированием;
воде.
Ионообменную
очистку
К–катионитовый фильтр; А–анионитовый
реализуют
последовательным
фильтр; Д–декарбонизатор;
Б–промежуточный бак
фильтрованием сточной воды через
катиониты и аниониты.
Электрохимическая очистка, в частности, электрохимическое
окисление опасных веществ осуществляется электролизом и реализуется
двумя способами: окислением веществ путем передачи электронов
непосредственно на поверхности анода или через вещество-переносчика, а
также в результате взаимодействия с сильными окислителями,
образовавшимися в процессе электролиза. Наличие в сточной воде
достаточного количества хлорид-ионов обусловливает появление в ней при
электролизе активного хлоа (Cl2, HOCl, Cl2O, ClO, ClO3), который является
сильнейшим окислителем и способен вызвать глубокую деструкцию многих
органических веществ, содержащихся в сточных водах.
33
Гиперфильтрация (обратный осмос) реализуется разделением
растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых размером
около 1 нм пропускают молекулы воды, задерживая гидратированные ионы
солей или молекулы недиссоциированных соединений. По сравнению с
другими методами очистки гиперфильтрация требует малых энергозатрат:
установки для очистки конструктивно просты и компактны, легко
автоматизируются; фильтрат имеет высокую степень чистоты и может быть
использован в оборотных системах водоснабжения, а сконцентрированные
примеси сточных вод легко утилизируются или уничтожаются.
Под эвапорацией понимается обработка сточных вод струей пара. В
результате такой обработки органические вещества, содержащиеся в воде,
переходят в паровую фазу и вместе с паром удаляются. Процесс эвапорации
осуществляют в испарительных установках.
Выпаривание, испарение и кристаллизацию используют для
очистки небольших объемов сточных вод с большим содержанием летучих
веществ.
2.3. 3. Биологическая очистка
Биологическую очистку применяют для удаления тонкодисперсных
или растворенных органических веществ. Она основана на способности
микроорганизмов утилизировать в качестве питания содержащиеся в
сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, белки,
аминокислоты, углеводы и т. п.). Процесс реализуется в две стадии,
протекающие одновременно, но с различной скоростью: адсорбции из
сточных вод тонкодисперсных и растворенных примесей органических
веществ и разрушения адсорбированных веществ внутри клеток
микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах
(окислении или восстановлении). Обе стадии протекают как в аэробных, так
и в анаэробных условиях в зависимости от видов и свойств
микроорганизмов. Биологическую очистку осуществляют в природных и
искусственных условиях.
В природных условиях очистку проводят на полях фильтрации, полях
орошения, в биологических прудах.
Биологические фильтры используются для очистки бытовых и
производственных сточных вод. Они представляют собой специальные
устройства, корпус которых заполнен фильтровальным материалом. В
качестве такового применяют шлак, щебень, гравий, керамзит, пластмассу.
Существуют биофильтры с естественной подачей воздуха, на рис. 2.15
показана схема биофильтра с принудительной подачей воздуха
(искусственным аэрированием), необходимого для жизнедеятельности
аэробных микроорганизмов. Такие биофильтры называются аэротенками.
34
Рис. 2.15. Схема биофильтра с
принудительной
подачей
воздуха:
1–трубопровод подачи сточной воды;
2–водораспределительные устройства;
3–фильтровальная
загрузка;
4–трубопровод отвода очищенной воды;
5–гидравлический
затвор;
6–трубопровод
подвода
сжатого
воздуха; 7–корпус фильтра.
Нормальный
ход
процесса
биологической очистки сточных вод
устанавливается после образования на
загрузочном материале биофильтра
биологической пленки (активного
ила),
микроорганизмы
которой
адаптировались
к
органическим
примесям
сточных
вод.
Микроорганизмы подбираются таким
образом,
чтобы
продукты
их
жизнедеятельности были безвредны и
легко удалялись (вода, углекислый
газ, окислы азота и др.). Состав
микробной биомассы, как правило,
весьма разнообразен и представлен в
основном бактериями. Каждый из
видов бактерий преимущественно
утилизирует
определенный
тип
органического субстрата, что и
используется в практических целях.
Как вариант аэротенков используются окситенки. Они отличаются
более интенсивным процессом окисления органических примесей в сточных
водах за счет продувки аппарата не воздухом, а техническим кислородом.
Кроме того, концентрация активного ила в этих аппаратах увеличена.
В биологических прудах идут те же процессы, что и в биофильтрах, но
в естественных условиях. Микроорганизмы здесь образуют живую пленку на
поверхности гравия, которым покрыто дно неглубокого хорошо
прогреваемого водоема глубиной 1–1,5 м. Применяют пруды с естественной
и искусственной аэрацией.
3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И
ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
3.1. Характеристика химических факторов в производстве
электронных средств (ЭС)
Внедрение в промышленность новых, более эффективных
технологических процессов, резкое повышение продуктивности и
расширение масштабов производства потребовали в последнее время
прироста вовлекаемых в технологические операции материальных и
35
энергетических ресурсов, что в свою очередь приводит к возрастанию
отрицательного воздействия человека на природу.
Характер такого воздействия определяется спецификой производства,
особенностями направляемых в него средств и используемых технологий.
Примером отрицательного влияния промышленного производства на
окружающую среду является выделение вредных производственных веществ.
Эти вещества по своему происхождению могут быть либо объектами
переработки, либо промежуточными или конечными продуктами
технологического процесса. Несмотря на то, что производство
радиоэлектронной аппаратуры по объемам выбросов, конечно, значительно
уступает другим областям промышленности, например, металлургии,
энергетике, некоторым добывающим отраслям и пр., не учитывать его
вредное влияние на окружающую природу, здоровье человека было бы
неразумно. При анализе экологической опасности предприятий
радиоэлектронной промышленности и приборостроения необходимо
помнить с одной стороны, что последние, как правило, располагаются в
пределах городской жилой зоны и, кроме того, приходится учитывать
специфический состав выделяющихся веществ, которые часто могут быть
весьма токсичными.
В процессе производства человек испытывает воздействие широкого
спектра производственных факторов, некоторые из которых в определенных
условиях могут привести к нарушениям его здоровья или снижению
работоспособности, их относят к вредным производственным факторам.
Например, это может быть комплекс химических веществ, используемых в
производстве ЭС при ведении специальных операций, или образующихся в
их процессе. Опасность некоторых из этих веществ связана также и с тем,
что последствия их воздействия могут проявляться через продолжительное
время и даже быть обнаружены в последующих поколениях. Фактор,
воздействие которого на работающего при определенных условиях приводит
к травме или другому резкому ухудшению здоровья, называется опасным
производственным фактором. Вредный фактор может стать опасным, для
этого необходим соответствующий его уровень и продолжительность
действия. Химические производственные факторы могут быть источником
загрязнения окружающей среды, для борьбы с которым необходимо изучение
путей утечки вредных химических веществ и в связи с этим принятие мер по
совершенствованию
технологического
процесса
(герметизация
оборудования, разработка методов очистки промышленных выбросов,
использование менее токсических материалов, создание безотходных
технологий и т. п.). Для оценки опасности того или иного химического
вещества для человека необходимо знание особенностей взаимодействия его
с организмом, а также количественных показателей (предельно допустимой
концентрации, средней смертельной концентрации и т.д.). Химические
36
производственные факторы подразделяются: а) по характеру воздействия на
человека; б) по пути проникновения в организм.
Воздействие, оказываемое веществом на человека, может быть (ГОСТ
12.0.003-74):
 токсическим,
вызывающим
отравление
организма
и
сопровождающимся тошнотой, рвотой, нарушением работы внутренних
органов и систем организма, высыпаниями на коже и т.п.;
 раздражающим, когда происходит раздражение дыхательного тракта
и слизистых оболочек;
 сенсибилизирующим, повышающим чувствительность организма к
воздействию некоторых веществ – аллергенов;
 канцерогенным, способствующим возникновению канцерогенных
заболеваний;
 мутагенным, приводящим к изменению наследственности;
 поражающим репродуктивную функцию.
Проникать в организм человека вредные химические вещества могут через
органы дыхания и ЖКТ, а также через кожу и слизистые оболочки.
По степени воздействия на организм человека вредные вещества
делятся на 4 класса опасности (ГОСТ 12.1.ОО7–76):
 чрезвычайно опасные;
 высокоопасные;
 умеренно опасные;
 малоопасные.
Класс опасности вредных веществ устанавливается в зависимости от
ряда норм и показателей, в частности, предельно допустимой концентрации
(ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны и средней смертельной
концентрации в воздухе. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны это максимальные концентрации, которые при продолжительности
рабочей недели не более 41 часа в течение всего рабочего стажа не могут
вызвать у работающего заболеваний ни в процессе работы, ни после
окончания рабочего стажа, и не явятся причиной нарушений у его
последующих поколений.
В производстве ЭС используется большой набор вредных веществ,
оказывающих на человека самое разное влияние [4]. Содержание этих
веществ в воздухе рабочей зоны регламентируется ГОСТ 12.1.005–88.
Подобные вещества в воздух рабочей зоны попадают в виде паров, газов и
пыли, которые в определенных условиях способны привести к заболеванию
или снижению работоспособности человека. Пыль, например, сама по себе
даже безотносительно к ее химическому составу может оказывать вредное
воздействие на человеческий организм, причем степень этого воздействия
зависит от дисперсности и формы пылевых частиц. Наиболее опасна
37
высокодисперсная пыль (размером частиц до 5 мкм), а также острокраевая
пыль. Мелкие частицы пыли глубоко проникают и задерживаются в легких.
Острокраевая пыль укалывает и вызывает раздражающее действие на
слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей и кожи.
Значения ПДК некоторых веществ, используемых при производстве
ЭС, указаны в табл. 4 [5].
Таблица 4.
Предельно допустимые концентрации некоторых веществ
Вещества
Ацетон
Бериллий
Германий
Дихлорэтан
Кислота серная
Марганец
Свинец
Спирт метиловый
Спирт этиловый
Торий
Трихлорэтилен
Углерода окись
Щелочи едкие
ПДК, мг/м3
200
0,001
2
10
1
0,3
0,01
5
1000
0,05
10
20
0,5
Класс опасности
4
1
3
3
2
2
1
3
4
1
3
4
2
Вредные вещества попадают в воздух рабочей зоны различными
путями. Они могут быть продуктами технологических операций,
проводимых на рабочих местах (пайка, сваривание, склеивание и т. п.) или
выделяться через неплотности аппаратуры и трубопроводов. В табл. 5
приведены примеры некоторых операций, используемых в производстве ЭС,
с номенклатурой вредностей, выделяющихся в процессе работы.
Таблица 5.
Номенклатура вредных веществ (ВВ), выделяющихся в процессе некоторых
технологических операций производства ЭС
Вид операции
Пайка оловянно-свинцовыми припоями
Работа с эпоксидными смолами
Промывка изделий в бензине
Электросварка мелких деталей электродами
типа УОНИ и ОММ-5
Цианистые покрытия изделий: меднение,
цинкование, кадмирование
Выделяемые ВВ
Аэрозоли свинца, олова, висмута, пары
спирта и канифоли
Пары этилхлоргидрина и аэрозоль
дифенилолпропана
Пары бензина
Оксиды металлов, газы
Пары синильной кислоты
38
3.2. Экологические проблемы при ведении специальных
технологических операций в производстве ЭС
Ручная обработка деталей. Даже при таких простых операциях, как
снятие изоляции с концов проводов перед пайкой методом обжигания,
образуются вредные продукты сгорания, которые должны удаляться с
помощью местной вытяжной вентиляции. При склеивании деталей и узлов
используются различные синтетические клеи на основе формальдегидных,
кремнийорганических и эпоксидных смол. Клеи на основе формальдегида
способны вызвать раздражение дыхательных путей, расстройство
желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), а при воздействии на кожу – ее
заболевание. Кремнийорганические смолы обычно растворяются в
органических растворителях, таких как толуол, пары которого отрицательно
действуют на кровь, кроветворные органы и ЦНС. Эпоксидные смолы также
токсичны, работы с клеями в связи с этим должны проводиться в вытяжных
шкафах для уменьшения воздействия вредных паров.
Изготовление деталей способом литья и прессования. Широко
распространенными методами в изготовлении деталей и узлов для ЭС
является литье и прессование, являющиеся часто весьма вредными
технологическими операциями из-за испарения токсических химических
веществ или воздействия на человека агрессивной пыли. Например, в
процессе плавления бронзы в тигельных печах образуются токсичные пары
меди и свинца, а при плавлении латуни – окислы цинка, которые также могут
быть причиной отравлений. При рафинировании алюминиево-магниевых
сплавов хлористым цинком при температуре около 650 градусов Цельсия
образуются вредные испарения хлористо-водородной кислоты и окислы
цинка. Получение силумина (сплав алюминия с кремнием) сопровождается
загрязнением
воздуха
фтористыми
соединениями,
вызывающими
раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и более
серьезные заболевания. Участки цветного литья оборудуются в связи с этим
местными отсосами и общей приточно-вытяжной вентиляцией.
При изготовлении прессованных электроизоляционных деталей
применяются порошковые пластмассы (карболит, текстолитовая крошка и
др.), связующим компонентом в которых являются фенолформальдегидные
смолы. При прессовании порошков работающие оказываются под
воздействием вредной пыли, а при нагреве компонентов - еще и
воздействием продуктов термического разложения смол – фенола и
формальдегида.
Для
снижения
запыленности
и
загазованности
производственных помещений прессы оборудуются местной вытяжной
вентиляцией. Уменьшению запыленности на рабочих местах способствует
таблетирование пресс-порошков.
39
Изготовление деталей из керамики. О запыленности рабочей зоны
приходится говорить и при изготовлении деталей из керамики, когда
используются порошки оксида алюминия, углекислого бария, соединения
хрома и марганца, оксиды бериллия, шамота и др. Кварцсодержащая пыль
может вызвать заболевание легких – силикоз, а окись бериллия – бериллиоз.
Бериллий в связи с высокой токсичностью (ПДК = 0,001 мг/м3 ) представляет
особую опасность, поэтому станочное оборудование, предназначенное для
обработки бериллиевой керамики, полностью изолируется от другого
оборудования
и
снабжается
средствами
местной
вентиляции.
Марганцевосодержащая пыль вызывает тяжелые расстройства центральной
системы, выражающиеся в расстройстве речи, нарушении памяти,
координации движений и пр.
Окись хрома может привести к язвенным и трофическим процессам
на слизистой оболочке носа. При попадании пыли, содержащей хром или
бериллий, на местные повреждения кожного покрова могут возникнуть долго
не заживающие глубокие язвы. Именно поэтому участки по изготовлению
керамики размещаются в отдельных помещениях, оборудованных общей
приточно-вытяжной и местной вытяжной системами вентиляции. Загрузка
исходных материалов в дробильно-размольное оборудование и выгрузка
герметизируются, механизируются и производятся при включенной
вентиляции. Дополнительной мерой является использование мокрого
способа размола, уменьшающего образование пыли.
Взвешивание порошковых материалов осуществляется в вытяжном шкафу с
нижним отсосом со скоростью движения воздуха в рабочем проеме 0,7-1,0
м/с.
Обжиг керамических деталей производится в автоматизированных и
механизированных печах, оборудованных местными отсосами.
В процессе зачистки, обдува и шлифовки керамических деталей,
осуществляемых в отдельном помещении, может выделяться много вредной
пыли, которая удаляется с помощью системы вентиляции.
В процессе металлизации изделий из керамики высокую опасность
представляют цианистые электролиты и их пары, применяемые при
наращивании серебра или меди электролитическим способом. Металлизацию
керамики проводят в укрытиях – отсосах витринного типа со скоростью
движения воздуха не менее 1 м/с. При вжигании в бериллиевую керамику
металлизированного слоя в среде водорода не допускается переувлажнение
водорода и повышение температуры в печи во избежание образования
газообразных токсических соединений бериллия. Опасны также
органические растворители (амилацетат, ацетон и др.), используемые при
обработке керамической поверхности.
Обработка поверхностей деталей может сопровождаться образованием
вредной пыли (при ее механической зачистке), аэрозолей хрома (при
40
полировании поверхностей). При обезжиривании деталей используются
органические растворители.
Поверхностные покрытия деталей. При нанесении защитных
покрытий на детали гальваническим способом с поверхности ванн
происходит выделение водорода и кислорода, увлекающих с собой капельки
электролита, которые загрязняют воздух входящими в его состав кислотами,
щелочами и солями покрывающих металлов. Для гальванических покрытий
используются цианистые электролиты (растворы цианистого калия,
цианистого натрия, цианистого серебра и др.). Все эти соединения являются
чрезвычайно токсичными. Отравление происходит образующийся
синильной кислотой (цианистым водородом), которая парализует дыхание. В
соответствии с существующей технологией гальванические цианистые ванны
оборудуются эффективной вентиляцией (бортовыми отсосами) с фильтрами
для очистки выбрасываемого воздуха. Для хромирования используются
различные соединения хрома (хрома окись, ангидрид хромовый,
хромовокислый калий и др.). Соединения хрома могут проникать внутрь
организма в виде пыли, паров или тумана, при этом они вызывают тяжелые
поражения дыхательных путей, слизистых оболочек, вызывая, в частности,
изъязвления и прободение носовой перегородки. Кроме того, в состав
электролита входит серная кислота, вдыхание паров которой также весьма
опасно. Ванны для хромирования оборудуются бортовыми отсосами. Для
кадмирования используются растворы окиси кадмия в смеси с цианистым
натрием. В процессе кадмирования могут выделяться цианистый водород и
аэрозоли окислов кадмия, причем кадмий в связи с высокой токсичностью
способен вызвать кадмиевую лихорадку и поражение печени. Используются
ванны с бортовыми отсосами. Цинкование также в основном проводят в
цианистых электролитах, об опасности которых уже говорилось. Процесс
оксидирования алюминия осуществляется в водных растворах хромового
ангидрида, серной и других кислот. Вредными факторами при этом являются
образующиеся пары кислот и хромового ангидрида. Используются ванны с
бортовыми отсосами. При металлизации изделий методом распыления
происходит большая потеря распыляемого металла (олова, свинца, цинка).
Частицы металла, попадая в воздух рабочей зоны или во внешнюю среду,
будучи в достаточной концентрации, могут привести к отравлениям.
Свинец, например, вызывает тяжелые изменения в нервной системе, крови и
сосудах. Металлизацию изделий проводят и методами погружения в
расплавленные металлы: лужение - в расплавленное олово, свинцевание - в
свинец, цинкование - в цинк. Горячие пары этих металлов, превращающиеся
в окислы, могут вызвать заболевания работающих.
Изготовление узлов и приборов. При изготовлении приборных узлов
широко применяются различные виды электросварки: дуговая, контактная,
конденсаторная, электронно-лучевая, лазерная и диффузионная. При сварке
41
воздух загрязняется сварочным аэрозолем, окислами марганца, озоном,
окисью углерода. При этом может развиться заболевание легких и как
последствия интоксикации марганцем – заболевание ЦНС. Для улавливания
сварочного аэрозоля и газов применяется вытяжная вентиляция. При
изготовлении печатных плат технологией предусмотрены такие этапы
как химическая
очистка
и
промывка
плат,
химическое
меднение или травление плат. Все эти этапы сопряжены с использованием
различного рода вредных веществ. Так, промывка плат осуществляется в
органических растворителях (изопропиловый спирт, ацетон и др.). Для
химического меднения и травления плат в основном применяются такие
вредные вещества как: серная, соляная и азотная кислоты, хлорная медь,
хлористый палладий, NaOH, сегнетова соль и трихлорэтилен. Травители:
хлорное железо, персульфат аммония, сплав "Розе", хромовый ангидрид в
серной кислоте. Все эти вещества являются токсическими и во избежание
вдыхания их паров работа с ними должны производиться под вытяжной
вентиляцией. При изготовлении полупроводниковых приборов и микросхем
проводятся операции, некоторые из которых также могут быть источниками
вредных факторов, попадающих в атмосферу: получение мелкодисперсных
порошков германия, кремния и легирование. Производство мелкодисперсных
порошков на дробильно-размолочном оборудовании сопровождается
образованием пыли. При легировании германия мышьяком в печи зонной
плавки воздушная среда загрязняется мышьяковистым водородом, а при
легировании германия сурьмой – сурьмянистым водородом, которые
являются токсическими.
3.3. Регенерация и утилизация отходов производства электронной
техники
3.3.1. Экологические проблемы утилизации отработанной электронной
техники [6]
Утилизация отработавшей свой срок электронной техники вскоре
может стать серьёзной экологической проблемой. Срок службы
компьютеров, например, невелик: как правило, он не превышает двух-трёх
лет.
Учитывая, сколь велико количество эксплуатируемых в мире
компьютеров, в ближайшие годы утилизация отработавшей своё
компьютерной техники потребует разработки соответствующих технологий
по их утилизации и соответствующей инфраструктуры перерабатывающих
предприятий.
По данным исследования, которое три года назад было проведено
американским Национальным советом безопасности (NCS), в одних только
42
Соединённых Штатах ежегодно выкидывается 20 млн. старых компьютеров,
и лишь 11% из них подвергается переработке.
Обсуждение путей решения этой проблемы было основной задачей
конференции по восстановлению и переработке электронной продукции,
которую провели американский Национальный совет безопасности и
Международная ассоциация переработчиков электроники (IAER) в 2007 г.
У нас в стране ООО НПФ «ЭкоХимСервис» проводит комплексную
утилизацию оргтехники, изделий электронной и средств вычислительной
техники, потерявших свои потребительские свойства.
Оргтехника включает в свой состав как органические составляющие
(пластик различных видов, материалы на основе поливинилхлорида,
фенолформальдегида), так и почти полный набор металлов. Все эти
компоненты не являются опасными в процессе эксплуатации изделия.
Однако ситуация коренным образом меняется, когда изделие попадает на
свалку. Такие металлы, как свинец, сурьма, ртуть, кадмий, мышьяк входящие
в состав электронных компонентов переходят под воздействием внешних
условий в органические и растворимые соединения и становятся
сильнейшими ядами. Утилизация пластиков, содержащих ароматические
углеводороды, органические хлорпроизводные соединения является
насущной проблемой экологии. Поэтому вся оргтехника должна
утилизироваться по методике утвержденной Государственным комитетом РФ
по телекоммуникациям (от 19 октября 1999 г.). Благодаря комплексной
системе утилизации оргтехники сводятся к минимуму неперерабатываемые
отходы, а основные материалы (пластмассы, цветные и черные металлы) и
ценные компоненты (редкие металлы, люминофор, ферриты и др.)
возвращаются в производство. Драгметаллы, содержащиеся в электронных
компонентах оргтехники концентрируются и после переработки на
аффинажном заводе сдаются в Госфонд.
3.3.2. Получение строительной керамики из отходов
радиотехнической промышленности
Отходы производства кинескопов могут быть использованы в качестве
керамического сырья. Это упрощает технологию изготовления строительной
керамики и способствует сохранению окружающей среды.
Основными технологическими отходами производства кинескопов
является стеклобой стекольного и сборочных цехов, осадки стоков участка
шлифовки, состоящие из мельчайших абразивов и сошлифованного стекла, а
также осадки химических стоков.
По
данным
рентгенофазного
анализа
стекольные
отходы
рентгеноаморфны. Осадки абразивных стоков состоят в основном из
кальцита, кварца, корунда. Осадки химических стоков содержат кисло-
43
щелочные и фторсодержащие соединения, а также Al(OH)3, Al2(SO4)3, CaF2,
CaSiF4.
Для выяснения возможности использования указанных отходов для
изготовления керамики проведено исследование прессуемости и спекаемости
образцов в зависимости от соотношения отходов и глины. Оказалось, что
увеличение плотности прессовок практически не улучшает спекаемости.
Достаточно высокие значения свидетельствуют о положительном
эффекте использования отходов при удельном давлении прессования 15–18
Мпа можно получать полуфабрикаты, обладающие прочностью при сжатии
0,5–0,6 Мпа, что достаточно для получения качественной керамики.
3.3.3. Регенерация и повторное использование
технологических отходов в производстве металлопленочных
резисторов
При производстве металлопленочных резисторов технологические
отходы, которыми являются не только заготовки, но и готовые резисторы,
забракованные по таким параметрам, как номинал сопротивления, ТКС,
недорез активной зоны, качество окраски, маркировки и т. д., составляют от
15 до 75% общего объема партии. Опыт показывает, что резисторы,
отбракованные по электрическим параметрам и по несоответствию
технологическим требованиям, после регенерации могут быть возвращены в
производство. Для этого в существующий процесс изготовления
металлопленочных резисторов МЛТ вводится ряд дополнительных операций,
которые объединены в участок регенерации.
Технологические отходы после их классификации по виду передаются
на соответствующие технологические операции.
Удаление лакокрасочного слоя. Из существующих способов
удаления лакокрасочных покрытий предпочтение отдается смывке. Этот
способ наименее трудоемок благодаря возможности групповой обработки.
Модернизированный состав смывки содержит следующие компоненты:
хлористый этилен – 75,8%, этиловый спирт – 10,7%, глицерин – 5,6%,
аммиак 25%-ный – 6,2%, синтанол – 1,5%, уротропин – 0,2%. Метиленхлорид
выступает в роли активного растворителя, проникающего под лакокрасочное
покрытие пленки и нарушающего адгезию пленки с подложкой. Этиловый
спирт также обладает высокой проникающей способностью и является
эффективным «сорастворителем» метиленхлорида. Глицерин способствует
замедлению испарения летучих компонентов смывки.
При использовании данной смывки время удаления лакокрасочного
покрытия составляет 10-15 мин. Расход смывки на 1000 резисторов не
превышает 1 кг.
44
Разармирование резисторов. Поскольку колпачки и основания
выполнены из материалов с разными коэффициентами линейного
расширения, для снятия контактных узлов применяется распрессовка с
индукционным нагревом колпачков токами высокой частоты.
Для индукционного нагрева колпачков в установке используется
специальный индуктор. Съем контактных узлов производится с помощью
механизмов захвата. Во время съема резистор на рабочей позиции
удерживается путем прижима его к диэлектрической опоре одной из
направляющих планок гравитационного накопителя. Необходимое усилие
прижима резистора к опоре создается в момент съема контактных узлов с
помощью электромагнита.
Удаление токопроводящего
слоя с керамических оснований.
Способ выполнения этой операции основан на обработке металлизированных
оснований в шаровых мельницах и барабанах в присутствии абразивного
порошка и проточной воды. Способ пригоден для групповой обработки
большого количества оснований.
Другой способ удаления токопроводящего слоя – с помощью лазерного
луча – имеет высокую производительность. В результате испытаний опытной
партии резисторов, обработанных таким способом, были обнаружены
некоторые изменения их характеристик.
В конце концов, предпочтение отдано первому способу.
3.3.4. Опыт экономии германия в производстве
полупроводниковых приборов
Германий – редкий материал, широко востребованный в производстве
полупроводниковых приборов. Увеличение производства германия
сдерживается во всем мире постепенным истощением его ресурсов – для
получения 200 г германия нужно переработать 1 т руды. Вместе с тем, при
производстве приборов до 85% германия идет в отходы, которые в свою
очередь попадают в окружающую среду, загрязняя ее.
В настоящее время разработана комплексная система сбора и
первичной обработки германийсодержащих отходов, с использованием
старых известных методов и вновь созданных технологий, это должно
способствовать решению не только экономии дефицитного материала, но и
вопросам защиты природы.
Разработаны высокоэффективные способы извлечения германия из
промывных вод и травильных отработанных растворов (при содержании не
превышающем 1%). Так, внедрение применяющегося ранее только в
металлургии метода карбонизации с использованием карбонатов щелочных
металлов, аммония, цинка и магния позволило устранить основной
недостаток гидратных способов концентрирования германия – низкую
45
скорость фильтрации суспензий. Отработаны также способы извлечения
германия из жидких отходов, в которых его концентрация изменяется в
широких пределах.
Дальнейшие шаги на пути экономии германия связаны с
совершенствованием методик определения его концентрации в растворах.
Традиционные методы дают значения, заниженные на 5–20%, ели растворы
содержат окислители и это определяет дополнительные потери германия,
поскольку технологический режим его осаждения может оказаться не
оптимальным.
Усовершенствование
методик
анализа
исходных
кислых
пергидрольных и полировочных растворов, а также замена визуальноколориметрического метода определения концентрации в сбросных водах
фотометрическим, позволили на 2–5% уменьшить потери германия и в 2–10
раз сократить время анализа растворов.
Внедрение на предприятия комплексной программы по сбору и
регенерации отходов германия позволило добиться того, что 70–80%
используемого сырья уже удалось вернуть в производство, одновременно
решая экологические проблемы защиты окружающей среды от сброса в нее
вредных веществ.
3.3.5. Технология регенерации растворов хлорида железа
В
условиях
постоянно
расширяющегося
производства
полупроводниковых приборов и интегральных схем, где широко используют
дефицитные и высокочистые материалы, особенно актуальны проблемы
сбережения материальных ресурсов. Экономии материалов можно добиться
за счет сбора технологических отходов и возвращения их в
производственный процесс.
Например, применение установок
регенерации
отработанных
травильных растворов дает возможность проводить операцию травления
печатных плат в замкнутом безотходном режиме, решает проблему
охраны окружающей среды и позволяет вернуть теряемую при травлении
медь.
Операция травления покрытия на поверхности фольгированных
подложек для получения топографии
схемы
лежит
в
основе
технологического процесса изготовления печатных плат и во многом
определяет его производительность. Отработанные травильные растворы
представляют собой высококонцентрированные, агрессивные жидкости.
Слив и обезвреживание отработанных травителей сопровождается
потерями стравленной
меди
и
недовыработанного
активного
компонента травителя. Это требует
постоянных
расходов
на
обезвреживание реагентов и захоронение осадков гидроокисей. Поэтому с
46
экономической
точки
зрения
решением
проблемы утилизации
отработанных травильных растворов может служить переход на
безотходную систему производства на базе замкнутого цикла "травлениерегенерация" в едином технологическом блоке.
В производстве
технологических
плат
наиболее
широко
применяются три типа травильных растворов: хлорное железо, хлорная
медь и щелочно-аммиачные травители.
В отработанном растворе хлорного железа присутствуют ионы Fe2+,
Fe3+,Cu2+,
Cu+,Cl-.
Обычно
применяемый
для
этих целей
электрохимический способ регенерации, основанный на катодном
выделении меди и окислении ионов Fe2+ в Fe3+ в одной камере
электролизера, неэффективен.
(В
одном
аппарате
два
противоположных процесса: окисление и восстановление; сложно
управлять травлением и регенерацией).
Более целесообразно применять способ регенерации, основанный на
сочетании цементазионного выделения меди с электрохимическим
окислением хлористого железа до хлорного.
3.3.6. Адсорбционная регенерация органических растворителей
Разработанная технология адсорбционной регенерации растворителей
позволяет при использовании простого оборудования и дешевых адсорбентов
вернуть в производство более 90% растворителя с эффективностью очистки
95-98%, предусмотрена термическая регенерация адсорбентов с целью их
повторного применения.
Органические растворители широко используются в технологических
процессах различных отраслей промышленности.
Как
правило,
регенерация
отработанных
растворителей,
представляющих собой многокомпонентные системы, осуществляется
методом ректификации, который требует дорогого, сложного и
пожароопасного оборудования. Более безопасными и эффективными
представляются адсорбционные методы.
С целью определения эффективности адсорбционного метода
проведены исследования по регенерации диметилформамида (ДМФА),
хлоруглеродистых растворителей и ацетона.
Оптимальные технологические параметры адсорбционной регенерации
ДМФА из растворов, содержащие формальдегидные смолы и красители,
определялись на основании изучения статики, динамики и кинетики процесса
очистки с использованием активированных целей, синтетических и
природных адсорбентов. Было установлено, что наибольшей адсорбционной
активностью обладают угли, причем крупнопористые мелкодисперсные угли
ОУ-Б, ОУ-А, КАДМОЛ сорбируют высокомолекулярные примеси с большей
47
скоростью, чем микропористые коагулированные угли АГ-3, БАУ, АР-3 и
КАД-йодный, обеспечивая достижение адсорбционного равновесия за 5–7
минут с эффективностью очистки раствора 95–98%.
На основании лабораторных исследований разработана технология и
создана установка регенерации ДМФА, обладающая производительностью
15-20 л/ч. Технология предусматривает двухстадийную, периодическую
адсорбцию. Она включает пневматическое перемешивание загрязненного
растворителя с пылевидным углем в течение 10 минут с последующей
фильтрацией через металлическую перегородку, доочисткой и сушкой
продукта в динамических условиях путем пропускания раствора через
последовательно соединенные колонны, заполненные соответственно углем
АГ-3 и цеолитом.
Хлоруглеродные растворители, используемые в технологических
процессах, содержат наряду с другими примесями минеральные масла, воск,
битум, смолы и красители. Лучшими адсорбентами при очистке от таких
соединений хлористого метилена и метилхлороформа оказались пылевидные
угли ОУ-А, ОУ-Б, КАДМОЛ, МД. Эффективность очистки от красителя
составляет 80-90%., а от смол в целом – 20–30%.
Вероятно, что эта величина может быть повышена путем комбинации
методов коагуляции, экстракции, адсорбции и ректификации. В случае
адсорбционной очистки трихлорэтилена от индустриального масла при его
исходной концентрации 1 г/л и расходе угля 20-50 г/л эффективность
очистки достигает 90–95%.
Исследование регенерации ацетона из технических растворов,
содержащих смолы, красители, лаки и воду было проведено с
использованием угольных, минеральных и природных адсорбентов.
Результаты показали, что адсорбция лака ХСЛ на внешней стороне углей
происходит с большей скоростью, чем адсорбция внутри зерна адсорбента.
Уже за 1 час насыщается 80% емкости, после чего идет чередование
процессов адсорбции и десорбции.
Присутствие воды в растворе способствует в первые 4 часа контакта
раствора с сорбентом улучшению адсорбции, поскольку в этом случае
уменьшается растворимость лака.
Очистка ацетона согласно этой схеме включает в себя коагуляцию
ионитом, адсорбцию в статических условиях на пылевидном угле, осушку
ионитами и цеолитами в динамических условиях.
48
3.4. Экологические проблемы производства СБИС
3.4. 1. Экологические проблемы ХОГФ-процессов
В последнее время внимание общественных и правительственных
организаций многих стран мира привлекли экологические проблемы
предприятий электронного производства. С одной стороны это вызвано,
очевидно,
повсеместным
бурным
развитием
данной
отрасли
промышленности, а с другой – вследствие ставших известными утечек и
сбросов химических веществ [7, 8]. В производстве изделий электронной
техники (ИТЭ), в частности, современных СБИС используется технология
химического осаждения из газовой (паровой) фазы (ХОГФ), в которой нашли
применение свыше 100 газообразных веществ. Среди них наибольшее
количество приходится на группы газов для осаждения и травления
различных функциональных слоев.
В современных технологических процессах производства ИЭТ газовые
среды должны удовлетворять следующим требованиям:
1) максимальный, устойчивый и управляемый выход активных частиц
заданного состава;
2) свободная подача в рабочие камеры и реакторы;
3) стабильность физико-химических свойств на всех этапах
использования, включая хранение, транспортировку и подготовку;
4) отсутствие коррозии и загрязнения элементов конструкций
технологического оборудования, в том числе газовых и вакуумных
трубопроводов, внутрикамерных устройств, запорной и вакуумной
арматуры, средств откачки;
5) малая токсичность или полное ее отсутствие;
6) взрыво- и пожаробезопасность.
Однако выбрать газовые среды, отвечающие всем этим требованиям в
каждом конкретном технологическом процессе, весьма сложно, а иногда
просто невозможно. Как правило, выполняются первые три требования,
определяющие выходные параметры процесса. Это обусловливает
тенденцию увеличения количества применяемых опасных газов. Несмотря на
то, что доля, вносимая электронной промышленностью в общее количество
загрязнений окружающей среды является небольшой по сравнению с
загрязнениями, вносимыми другими отраслями промышленности (топливноэнергетической,
нефти
и
газодобывающей,
машиностроительной,
автомобильным транспортом и др.), существует ряд характерных
особенностей, требующих тщательного анализа экологических проблем,
связанных с проведением технологических процессов. Во-первых, процессы
производства СБИС характеризуются одновременным воздействием на
окружающую среду и здоровье человека многих вредных факторов. Во-
49
вторых, особую актуальность имеют работы по оценке воздействия вредных
загрязнений на окружающую среду, включая озоноопасность и парниковый
эффект.
Анализ экологических проблем химического осаждения из газовой
фазы (ХОГФ) показывает, что снижение экологической опасности ХОГФпроцессов достигается повышением эффективности утилизации выбросов и
снижением потребления токсичных и озоноопасных веществ, в том числе за
счет применения альтернативных материалов. Предлагаются устройства и
способы утилизации вредных выбросов, а также исследуются физикохимические свойства наиболее часто используемых реагентов в процессах
ХОГФ и их воздействие на организм человека. На основании проведенного
анализа показано, что снижению количества вредных выбросов при ХОГФпроцессах способствует переход производства кристаллов на подложки
большого диаметра и повышение степени интеграции ИС.
3.4.2. Процессы химического осаждения
С процессами химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ)
связаны следующие экологические и примыкающие к ним проблемы:
 образование во время процесса осаждения токсичных и вредных
коррозионных продуктов и поступление их в атмосферу;
 отрицательное влияние продуктов химического осаждения из газовой
фазы на элементы и узлы оборудования, в том числе на вакуумные агрегаты а
счет изменения состава вакуумных масел;
 загрязнение реакторов и технологических объемов продуктами
химических реакций, возникающих при газо-фазном осаждении тонких
пленок. В свою очередь, это приводит как к увеличению дефектности
осаждаемых слоев, так и к загрязнению воды токсинными продуктами в
процессе очистки и отмывки реакторов, ловушек и других узлов
специального технологического оборудования;
 использование и последующий выброс в атмосферу токсичных
гидридных газов и их производных;
 возможность воспламенения паров минеральных масел и взрыва
смеси в насосе или выхлопной магистрали при высокой концентрации
кислорода в отводимом газе.
Экологическая опасность процессов ХОГФ определяется, в первую
очередь, классом опасности используемых реагентов и объемом выброса.
В табл. 6, 7 приведены физико-химические свойства наиболее часто
используемых реагентов в процессах ХОГФ, а в табл. 8 – воздействие на
организм человека, предельно допустимые концентрации (ПДК) и класс
опасности этих реагентов. Как видно из представленных таблиц среди
опасных технологических газов, используемых для ХОГФ-процессов,
50
наиболее широко представлена группа гидридных газов, характеризующаяся
как высокой токсичностью, так и недостаточной растворимостью некоторых
из них, и в первую очередь фосфина в воде (20 см3 в 100 г воды при
температуре 200 С).
Таблица 6.
Физические свойства наиболее часто используемых реагентов
в процессах ХОГФ
Свойства
реагентов
Агрегатное состояние
при 00 С и 100 кПа
Запах
Удельный вес (воздух
– 1)
Плотность жидкости,
г/мл
Точка кипения при
100 кПа, 0С
Точка плавления при
100 кПа, 0С
Критическое
давление, кПа
Критическая
температура, 0С
Растворимость в воде
Примечания:
Моносилан SiH4
Реагенты
Фосфин PH3
Арсин AsH3
Бесцветный газ
Бесцветный газ
Бесцветный газ
Тошнотворный
Гнилостный
Чесночный
1,41
1,18
2,70
0,68 (-1850С)
0,75 (-900 С)
1,60 (-64,30 С)
-112
-87,8
-62,5
2450 (-300С)
3660 (210С)
1495 (21,10С)
4800
6450
6514
-3,5
51,3
99,9
Реагирует
Устойчив при
комнатной
температуре; при
3000С распадается
20 см3/100 мл
Распадается при
3000С
20 см3/100 мл
Распадается при
3000С и выше
Таблица 7.
Химические свойства наиболее часто используемых реагентов
в процессах ХОГФ
Свойства
реагентов
Реакция с водой
Горючесть
Моносилан SiH4
Происходит
гидролиз и
выделяется 4 объема
Н2. Свободно
распадается,
особенно в
щелочных и водных
растворах
Спонтанная
воспламеняемость в
воздухе
Реагенты
Дихлорсилан SiH2Cl2
Происходит
гидролиз с
образованием
полисиоксана и
соляной кислоты
Аммиак NH3
Не реагирует с
водой, однако
легко растворяется
в ней
Спонтанная
воспламеняемость в
воздухе при
температуре 1000С
Взрывается на
воздухе при
температуре выше
6500С
51
Некоторые
характерные
свойства
Бурно реагирует с
галогенными газами,
такими как Cl
Меры
предосторожности
Некоррозионный
Реагирует с
ацетоном
Бурно реагирует с
галогенными
газами, такими как
Cl. Реагирует с Hg
и образует
взрывоопасное
соединение
Выделяет соляную
Характеризуется
кислоту при высоком щелочной
содержании воды,
реакцией и очень
остается
агрессивен. Можно
нереагентным в
использовать
сухом состоянии.
железо, сталь.
Воздействует на
Нельзя
алюминий, латунь и использовать:
др.
медь, цинк, олово и
их сплавы.
Таблица 8.
Вредное воздействие газов, наиболее часто используемых в процессах
ХОГФ, на организм человека
Вид воздействия
Раздражающее:
кожу, глаза, и верхние
дыхательные пути,
мелкие бронхи,
легочные альвеолы
Удушающее кислородное
голодание в результате
окисления гемоглобина,
поражения крови и плазмы
Отравляющее
печень,
нейроны головного мозга,
почки,
кости,
зубы
Примечания:
Класс опасности
ПДК, мг/м3
Моносилан SiH4
Реагенты
Фосфин PH3
+
+
+
+
Арсин AsH3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Спонтанная
воспламеняемость
1
0,5
Склероз
1
0,3
Гангрена
легких
1
0,05
Результаты оценки производства и потребления арсина, фосфина и
моносилана в электронной промышленности США представлены в табл. 9.
Как видно из этой таблицы, электронная промышленность США
использует в совокупности 112000 кг моносилана, арсина и фосфина в год.
52
Однако по прямому назначению используется менее 10% от общего объема
потребляемых газов, в то время как более 90% газов проходят через
реакционные камеры, не вступая в реакции взаимодействия, и поступают на
выброс, что обусловливает повышенную экологическую опасность процессов
с их использованием.
Таблица 9
Оценка производства и потребления арсина, фосфина и моносилана в
электронной промышленности США (в килограммах)(данные 1987 года)
Газ
Арсин
Фосфин
Моносилан
Полупроводниковой
промышленностью
США закуплено
5800
6200
100000
Наихудшая оценка
выбросов в случае
процесса с 10%-ой
утилизацией
5200
5600
90900
Оценка выбросов
после дожигания
29
31
4545
К таким процессам относятся осаждение фосфоросиликатного стекла
(ФСС) в системе моносилан-фосфин-кислород при атмосферном и
пониженном давлениях, а также ряд других, где в качестве лигатуры
используется фосфин. Подобные процессы широко распространены и
типичны, что позволяет рассматривать экологические проблемы ХОГФ на
примере одного из них. Снижения экологической опасности ХОГФпроцессов можно достичь повышением эффективности утилизации выбросов
и снижением потребления токсичных, в том числе озоноопасных веществ на
один кристалл. Каждый из этих способов включает в себя много аспектов и
требует подробного рассмотрения.
3.4.3. Повышение эффективности утилизации выбросов
Способ снижения экологической опасности за счет повышения
эффективности утилизации выбросов является наиболее предпочтительным
К его достоинствам можно отнести то, что тот способ независим от
параметров ХОГФ. Его применение не требует изменения параметров
технологического процесса и/или реагентов, перехода на подложки большого
диаметра и/или другое оборудование.
Среди способов утилизации вредных выбросов наибольшее
распространение получили следующие:





абсорбция токсичных компонентов;
адсорбция токсичных примесей;
прямое сжигание;
каталитическое оксиление;
комбинированные методы;
53
 сбор отработанных токсичных компонентов с последующей
утилизацией путем регенерации и возврата в производство.
Абсорбция токсичных компонентов – наиболее широко применяемый
способ утилизации газообразных неорганических выбросов. Его
использование возможно в широком диапазоне потоков очищаемого газа,
однако концентрации токсичных веществ в очищаемом газе не должны быть
слишком велики. В зависимости от потока газа для абсорбции токсичных
веществ могут применяться различные типовые устройства: различного типа
скрубберы, струйные и циклонные газоочистители, газоочистители Вентури
и пр. В РПД-реакторах используются скрубберы с дожиганием в процессах
ХОГФ.
Характерные особенности процессов с использованием
перечисленных устройств представлены в табл. 10.
Таблица 10.
Классификация и характеристики абсорбционных установок
Классификация
Абсорбционные
установки
Скруббер
Циклонный
газоочиститель
Жидкостнодиспергирующего типа
Газоочиститель
Вентури
Струйный
газоочиститель
Газожидкостнодиспергирующего типа
Колонна с
наполнителем
Отличительные особенности
Абсорбирующая жидкость распыляется
навстречу газу и таким образом
осуществляется их контакт. Конструкция
проста и обеспечивает малое
сопротивление газа (2-20 мм. вод.ст.).
Скорость подачи газа в колонну 0,2-1,0
м/с.
Сравнительно простая конструкция, в
которой газ, как и в газоочистителе
Вентури, легко и эффективно
поглощается абсорбентом. При
увеличении диаметра циклона
эффективность очистки падает. Потери
давления 50-200 мм вод.ст., скорость
подачи газа в колону 1-2 м/с.
При малых габаритах установки удается
обрабатывать большие объемы газа, В
области сужения сопла скорость газа
составляет 30-80 м/с, потери давления
газа высокие (200-800 мм вод.ст.).
Потребление абсорбирующей жидкости
небольшое.
Эффективность газоочистителя высокая,
однако, к его недостаткам можно
отнести большой расход жидкости, к
преимуществом – возможность работы
без вентиляционного устройства.
Эффективность реакции за счет
большого контакта жидкости и газа в
54
таким установках очень велика.
Скорость подачи газа в колонну малая
(0,3-1,0 м/с).
Газодиспергирующего
типа
Барботажная
колонна
Скорость подачи газа в колонну – 1,0-2,6
м/с., на рабочую тарелку – 4,5-12,8 м/с.
В табл. 11 можно найти примеры некоторых процессов абсорбционной
обработки газовых выбросов и применяемых в них газопоглощающих
жидкостей.
Таблица 11.
Процессы абсорбционной обработки газовых выбросов и применяемые в
них газопоглощающие жидкости
Материал
Нитрид кремния
Оксид кремния
Поликремний
Применяемые
химические
реактивы
Аммиак,
дихлорсилан,
моносилан
Арсин,
деборан,
фосфин,
моносилан
Дихлорсилан,
моносилан
Система
обработки
Абсорбент
Распыление+газоочиститель
Вентури+газоочиститель с
наполнителем
КОН и NаОН
То же
КОН и NаОН
То же или многоступенчатое
распыление+газоочиститель
Вентури
КОН
Из табл. 6 видно, что при утилизации высокотоксичных газовых сред в
качестве абсорбента применяются водные растворы КОН и NаОН. Тем не
менее, хотя применение в качестве газопоглощающих жидкостей растворов
КОН и NаОН позволяет получить высокую степень очистки выбросов от
токсичных реагентов, их использование ограничено, поскольку при этом
возникает проблема утилизации самих этих растворов. Поэтому, в случае
наличия в выхлопе небольших концентраций токсичных компонентов для их
утилизации более предпочтительно использовать воду, которая в свою
очередь должна подвергаться централизованной очистке.
Применяемые при химическом осаждении пленок из газовой фазы
органические реагенты (тетраэтоксилан, триметилфосфат, триметилборат и
другие) менее токсичны. Для поглощения паров органических веществ
рекомендуется применять метод адсорбции, однако используемые в
процессах осаждения жидкие реагенты полностью гидролизуются водой, что
позволяет применять для их утилизации и метод абсорбции. Например, для
утилизации токсичных компонентов в технологических процессах со
55
сложной системой реагентов (гидридные газы – органические вещества)
используют только схему утилизации гидридных газов.
Практически для всех процессов осаждения пленок из газовой фазы
при пониженном давлении метод абсорбции позволяет снизить
концентрацию токсичных веществ до допустимых пределов. Однако, к
примеру, в процессах осаждения ФСС с применением фосфина концентрация
последнего на выходе из скруббера составляет значительную долю от ПДК, и
при возможном отклонении от технологического режима ПДК может быть
превышена.В случае же процессов газофазного осаждения пленок ФСС при
атмосферном давлении количество гидридных газов на выходе из установки
настолько велико, что для надежной утилизации этих газов недостаточно
применение в качестве способа утилизации одного метода абсорбции–
получить надежные гарантии полного поглощения токсичных компонентов
выброса для процессов осаждения ФСС при пониженном и атмосферном
давлении можно только в случае использования комбинированных методов
утилизации.
Для решения данной задачи наиболее пригодно последовательное
использолвание утилизации типа «прямое сжигание – абсорбция», что можно
реализовать при помощи скруббера с дожиганием. В данном устройстве
выбросы, содержащие токсичные вещества, проходят через блок отсечения
пламени, смешиваются с осушенным воздухом и поступают в камеру
сгорания (воздух, применяемый в качестве источника кислорода, должен
предварительно очищаться от остаточных паров минеральных масел, чтобы
предотвратить возможное засорение ротаметра и датчика расхода, и иметь
точку росы ниже 00С). В этой камере происходит прямое сжигание вредных
выбросов, причем их подача к месту горения производится при помощи
специально оптимизированного кислородного инжектора, что снижает
вероятность самовозгорания до достижения высокотемпературной области и
уменьшает разделение смеси газов на составляющие компоненты. Блок
отсечения пламени уменьшает возможность обратного горения токсичных
веществ. После сгорания остаточные выбросы через камеру охлаждения
поступают на дополнительное устройство утилизации – устройство типа
скруббера, где происходит дальнейшая абсорбция продуктов сгорания и
непрореагировавших остатков. Таким образом, применение скруббера с
дожиганием повышает вероятность надежной утилизации токсичных
выбросов.
Все вышесказанное в той или иной степени справедливо и для других
процессов ХОГФ, применяемых в производстве ИЭТ. Поэтому при выборе
схемы утилизации токсичных реагентов для каждого из существующих и
вновь разрабатываемых процессов химического осаждения из газовой фазы
необходимо проводить тщательный анализ сопутствующих экологических
проблем.
56
3.4.4. Снижение потребления токсичных веществ на один
кристалл
Снижение потребления токсичных, в том числе озоноопасных веществ,
достигается путем уменьшения расхода реагентов в расчете на один кристалл
и посредством замены исходных реагентов на менее токсичные и
озоноопасные. В свою очередь, уменьшения расхода реагентов в расчете на
один кристалл можно добиться следующими способами:
 заменой оборудования для ХОГФ; как показывают оценочные
расчеты, простая замена специального технологического оборудования,
работающего при атмосферном давлении, на реакторы пониженного
давления (РПД) для процессов осаждения ФСС позволяет снизить удельный
расход фосфина в 2–4 раза, а величину удельного выброса этого газа – в 5–10
раз;
 переходом производства кристаллов на подложки большего диаметра
(в частности, от диаметра 100 к 150 мм).
Известно, что при подобном переходе и прочих равных условиях (один
тип оборудования, одинаковая система реагентов и газораспределения и др.)
объемные потоки реакционных газов в ХОГФ-процессах изменяются
незначительно. А поскольку площадь поверхности подложек диаметром 150
мм в 2,25 раз больше, то приблизительно в два раза уменьшается
потребление реагентов на один кристалл и, следовательно, снижается объем
выброса. Иначе говоря, при одинаковых объемах выпуска изделий
электронной техники следует переходить на использование подложек
большего диаметра, что дает реальную возможность существенного
снижения экологической опасности производства ИЭТ.
Менее очевиден факт снижения потребления токсичных веществ при
повышении степени интеграции изделий микроэлектроники. Несмотря на
существенную тенденцию увеличения количества ХОГФ-процессов, по мере
повышения степени интеграции, суммарная величина выбросов вредных
веществ в расчете на 1 бит информации снижается.
Способ замены исходных реагентов на менее токсичные представляет
собой еще одну возможность существенного снижения потребления и
выброса вредных веществ в процессах ХОГФ. Так, замена процессов
осаждения ФСС в системе моносилан-фосфин-кислород при пониженном
давлении на альтернативный процесс в РПД-реакторе в системе
тетраэтоксисилан-триметилфосфат-кислород позволяет снизить потребление
и выбросы вредных веществ в 2–5 раз. Что касается озоноопасных сред
(фреоны, метилхлороформ, четыреххлористый углерод, хлор, окислы азота,
приводящие к истощению озонового слоя Земли по циклу, аналогичному
хлорному), то, конечно, проще всего было бы, если бы им нашли замену в
виде неозоноопасных материалов.
57
Рассмотренные экологические проблемы ХОГФ и пути их решения
представляют собой частный вопрос который должен решаться комплексно с
вопросами обеспечения безопасности при работе с токсичными и
озоноопасными средами. Необходимо осуществлять меры контроля за
соблюдение технологической дисциплины при проведении процессов, в
которых используются такие вещества. Кроме того, необходимо
предусматривать комплекс организационных, санитарно-гигиенических и
специальных мероприятий, а также разработку и внедрение надежного
специального технологического оборудования, систем оповещения об
утечках и управления газотранспортными магистралями для обеспечения
безопасной работы с указанными вредными веществами.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Образец оформления титульного листа реферата по дисциплине
«Экология производства электронных средств»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра «Конструирования и проектирования РЭА»
РЕФЕРАТ
Тема: ЭКОЛОГИЯ ТЕХНОСФЕРЫ.
Экологические проблемы электронной промышленности
Выполнил: студент 2 курса гр. Р34-1 Иванов А.В.
Проверил: доцент каф. КиПР Барашков В.А.
Красноярск 2007
58
Приложение 2
Примерный перечень тем рефератов по дисциплине «Экология
производства электронных средств»
ТЕМА 1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Химическое загрязнение среды промышленностью.
Экологическая обстановка в Красноярском крае.
Воздействие атомной энергетики на окружающую среду.
Экологические проблемы транспорта.
Экологические проблемы радиотехнической промышленности.
Альтернативные источники энергии.
Экологические проблемы, связанные с сельским хозяйством.
Экологические катастрофы и их последствия.
Экономические и социальные проблемы охраны окружающей среды.
Водные ресурсы и проблемы их рационального использования.
Леса России, их экологическое значение.
Озоновые дыры над планетой.
Экология городской среды.
Демографический кризис и го проблемы.
Загрязнение окружающей среды ртутью.
Экономика природопользования.
Проблемы мегаполисов.
Кислотные дожди.
Глобальное изменение климата.
Здоровье человека и экология.
Гидроэнергетика и экология.
Причины экологического кризиса и пути его преодоления.
Экология космического пространства.
Роль исследований в области фотосинтеза.
Экологические проблемы теплоэнергетики.
ТЕМА 2
26. Использование и охрана водных ресурсов.
27. Проблемы пресной воды.
28. Загрязнение и очистка воды.
29. Радиоэлектронные приборы в экологии.
30. Методы очистки вентиляционных выбросов.
31. Экологические проблемы гальванического производства и пути их решения.
32. Бессточные технологии на производстве.
59
33. Рекультивация пахотных земель.
ТЕМА 3
34. Экологические проблемы микроэлектроники.
35. Материалы для изделий электронной техники.
36. Экологические проблемы получения тонких покрытий в микроэлектронике.
37. Экологические проблемы осаждения из газовой фазы.
38. Бессточные технологии в электронной промышленности.
39 Регенерация растворов гальванического производства.
40. Экология и регенерация травильных растворов.
41. Очистка сточных вод электронной промышленности, содержащих ионы
тяжелых металлов.
42. Электромембранные процессы локальной переработки сточных вод в
электронной промышленности.
43. Экологические проблемы производства и технологии электронных средств.
44. Проектирование экологически малоопасных ресурсосберегающих
производств и процессов для электронного производства.
45. Математическое моделирование в производстве «чистых комнат» в
микроэлектронике.
46. Экологические проблемы процессов химического осаждения из газовой
фазы.
47. Регенерация и утилизация отходов производства электронной техники.
48. Проблемы эколого-технического развития сетей сотовой связи.
49. Экологизация процессов гальванического производства.
50. Инструментальные методы контроля загрязнения окружающей среды.
Приложение 3
Перечень некоторых ГОСТов в области охраны природы
ГОСТ 17.1.1.02-77 - Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных
объектов
ГОСТ 17.1.1.03-86 - Охрана природы. Гидросфера. Классификация
водопользований
ГОСТ 17.1.1.04-80 - Охрана природы. Гидросфера. Классификация
подземных вод по целям водопользования
ГОСТ 17.1.2.03-90 - Охрана природы. Гидросфера. Критерии и показатели
качества воды для орошения
ГОСТ 17.1.2.04-77 - Охрана природы. Гидросфера. Показатели состояния
и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов
60
ГОСТ 17.1.3.01-76 - Охрана природы. Гидросфера. Правила охраны
водных объектов при лесосплаве
ГОСТ 17.1.3.02-77 - Охрана природы. Гидросфера. Правила охраны вод от
загрязнения при бурении и освоении морских скважин на нефть и газ
ГОСТ 17.1.3.04-82 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
охране поверхностных и подземных вод от загрязнения пестицидами
ГОСТ 17.1.3.05-82 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
охране поверхностных и подземных вод от загрязнения нефтью и
нефтепродуктами
ГОСТ 17.1.3.06-82 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
охране подземных вод
ГОСТ 17.1.3.07-82 - Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля
качества воды водоемов и водотоков
ГОСТ 17.1.3.08-82 - Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля
качества морских вод
ГОСТ 17.1.3.10-83 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
охране поверхностных и подземных вод от загрязнения нефтью и
нефтепродуктами при транспортировании по трубопроводу
ГОСТ 17.1.3.11-84 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования
охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения минеральными
удобрениями
ГОСТ 17.1.3.12-86 - Охрана природы. Гидросфера. Общие правила охраны
вод от загрязнения при бурении и добыче нефти и газа на суше
ГОСТ 17.1.3.13-86 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
охране поверхностных вод от загрязнения
ГОСТ 17.1.4.01-80 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
методам определения нефтепродуктов в природных и сточных водах
ГОСТ 17.1.4.02-90 - Вода. Методика спектрофотометрического
определения хлорофилла - а
ГОСТ 17.1.5.01-80 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на
загрязненность
ГОСТ 17.1.5.02-80 - Охрана природы. Гидросфера. Гигиенические
требования к зонам рекреации водных объектов
ГОСТ 17.1.5.05-85 - Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к
отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков
ГОСТ 17.2.1.01-76 - Охрана природы. Атмосфера. Классификация
выбросов по составу
ГОСТ 17.2.2.01-84 - Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные.
Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений
61
ГОСТ 17.2.2.03-87 - Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы
измерений содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших
газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности
ГОСТ 17.2.2.05-97 - Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы
определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей,
тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин
ГОСТ 17.2.3.01-86 - Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля
качества воздуха населенных пунктов
ГОСТ 17.2.3.02-78 - Охрана природы. Атмосфера. Правила установления
допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями
ГОСТ 17.2.4.01-80 - Охрана природы. Атмосфера. Метод определения
величины каплеуноса после мокрых пылегазоочистных аппаратов
ГОСТ 17.2.4.02-81 - Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к
методам определения загрязняющих веществ
ГОСТ 17.2.4.03-81 - Охрана природы. Атмосфера. Индофенольный метод
определения аммиака
ГОСТ 17.2.4.05-83 - Охрана природы. Атмосфера. Гравиметрический
метод определения взвешенных частиц пыли
ГОСТ 17.2.4.06-90 - Охрана природы. Атмосфера. Методы определения
скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных
источников загрязнения
ГОСТ 17.2.4.07-90 - Охрана природы. Атмосфера. Методы определения
давления и температуры газопылевых потоков, отходящих от
стационарных источников загрязнения
ГОСТ 17.2.4.08-90 - Охрана природы. Атмосфера. Методы определения
влажности газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников
загрязнения
ГОСТ 17.2.6.02-85 - Охрана природы. Атмосфера. Газоанализаторы
автоматические для контроля загрязнения атмосферы. Общие технические
требования
ГОСТ 17.4.1.02-83 - Охрана природы. Почвы. Классификация химических
веществ для контроля загрязнения
ГОСТ 17.4.2.01-81 - Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей
санитарного состояния
ГОСТ 17.4.2.02-83 - Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей
пригодности нарушенного плодородного слоя почв для землевания
ГОСТ 17.4.2.03-86 - Охрана природы. Почвы. Паспорт почв
ГОСТ 17.4.3.01-83 - Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору
проб
ГОСТ 17.4.3.02-85 - Охрана природы. Почвы. Требования к охране
плодородного слоя почвы при производстве земляных работ
62
ГОСТ 17.4.3.03-85 - Охрана природы. Почвы. Общие требования к
методам определения загрязняющих веществ
ГОСТ 17.4.3.04-85 - Охрана природы. Почвы. Общие требования к
контролю и охране от загрязнения
ГОСТ 17.4.3.06-86 - Охрана природы. Почвы. Общие требования к
классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих
веществ
ГОСТ 17.4.4.01-84 - Охрана природы. Почвы. Методы определения
емкости катионного обмена
ГОСТ 17.4.4.02-84 - Охрана природы. Почвы. Методы отбора и
подготовки проб для химического, бактериологического,
гельминтологического анализа
ГОСТ 17.4.4.03-86 - Охрана природы. Почвы. Метод определения
потенциальной опасности эрозии под воздействием дождей
ГОСТ 17.5.1.02-85 - Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных
земель для рекультивации
ГОСТ 17.5.1.03-86 - Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных
и вмещающих пород для биологической рекультивации земель
ГОСТ 17.5.1.06-84 - Охрана природы. Земли. Классификация
малопродуктивных угодий для землевания
ГОСТ 17.5.3.01-78 - Охрана природы. Земли. Состав и размер зеленых зон
городов
ГОСТ 17.5.3.02-90 - Охрана природы. Земли. Нормы выделения на землях
государственного лесного фонда защитных полос лесов вдоль железных и
автомобильных дорог
ГОСТ 17.5.3.03-80 - Охрана природы. Земли. Общие требования к
гидролесомелиорации
ГОСТ 17.5.3.04-83 - Охрана природы. Земли. Общие требования к
рекультивации земель
ГОСТ 17.5.3.05-84 - Охрана природы. Рекультивация земель. Общие
требования к землеванию
ГОСТ 17.5.3.06-85 - Охрана природы. Земли. Требования к определению
норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ
ГОСТ 17.5.4.01-84 - Охрана природы. Рекультивация земель. Метод
определения pН водной вытяжки вскрышных и вмещающих пород
ГОСТ 17.5.4.02-84 - Охрана природы. Рекультивация земель. Метод
измерения и расчета суммы токсичных солей во вскрышных и
вмещающих породах
ГОСТ 17.6.3.01-78 - Охрана природы. Флора. Охрана и рациональное
использование лесов зеленых зон городов. Общие требования
ГОСТ 17.8.1.02-88 - Охрана природы. Ландшафты. Классификация
63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Федеральный Закон РФ «Об охране окружающей природной среды»
от 3.02 1991 г.
2. Шаприцкий, В.Н. Разработка нормативов ПДВ для защиты
атмосферы. / В.Н. Шаприцкий. – М.: Металлургия, 1990. – 416 с.
3. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной
среды Российской Федерации в 1996 году» / Государственный комитет РФ по
охране окружающей среды. – М., 1996.
4. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебн. для вузов /
С.В.Белов, А.В.Ильницкая, А.Ф.Козьяков и др.; ред С.В.Белова. – М.: Высш.
шк., 1999. – 448 с.
5. Павлов, С.П. Охрана труда в приборостроении: Учебн. для вузов /
С.П Павлов, З.И. Губонина – М.: Высш. шк., 1986. – 216 с.
6. Рюгемер, В. Новая техника – старое общество / Кремниевая долина,
пер с нем. / В. Рюгемер – М.: Политиздат, 1988.
7. Барни К. Проблема токсичности загрязнений в полупроводниковой
промышленности / К. Барни – Электроника, 1985, т.58, №6, с. 69–80.
8. Джонс А.Х., Салли М.Д. Технология изготовления ИС с
использованием принципиально новой установки децентрализованной
переработки химическихродуктов. – Тр. Конф. Юго-зап. Штатов «Семикоп»,
1987, с. 154–159.
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВСТУПЛЕНИЕ. Экология – наука, изучающая взаимодействие
живых организмов между собой и с окружающей средой
1. ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТОВ ПО ТЕМЕ
«ЭКОЛОГИЯ ТЕХНОСФЕРЫ»
1.1. Пути воздействия человечества на природу
основы
охраны
окружающей
1.2. Правовые
среды
1.3. Профессиональная ответственность
1.4. Нормативно-техническая документация
1.5. Управление охраной и мониторинг окружающей
природной среды
1.6. Международные соглашения об охране биосферы
1.7. Международные соглашения об охране биосферы
1.8. Экозащитные технологии и техника
2. ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТОВ ПО ТЕМЕ
«ВОПРОСЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ»
3
5
7
7
11
12
13
14
16
17
18
20
64
2.1. Источники загрязнения атмосферы
2.2. Средства защиты атмосферы
2.3. Средства защиты гидросферы. Методы очистки сточных
вод
2.3.1. Механическая очистка
2.3.2. Физико-химические методы очистки
2.3.3. Биологическая очистка
3. ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТОВ ПО ТЕМЕ
«ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И
ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ»
3.1. Характеристика химических факторов в производстве
электронных средств (ЭС)
3.2. Экологические проблемы при ведении специальных
технологических операций в производстве ЭС
3.3. Регенерация и утилизация отходов производства
электронной техники
3.3.1. Экологические
проблемы
утилизации
отработанной электронной техники
3.3.2. Получение строительной керамики из отходов
радиотехнической промышленности
3.3.3. Регенерация и повторное использование
технологических отходов
в
производстве
металлопленочных резисторов
3.3.4. Опыт экономии германия в производстве
полупроводниковых приборов
3.3.5. Технология регенерации растворов хлорида
железа
3.3.6. Адсорбционная
регенерация
органических
растворителей
3.4. Экологические проблемы производства СБИС
3.4.1. Экологические проблемы ХОГФ-процессов
3.4.2. Процессы химического осаждения
3.4.3. Повышение эффективности утилизации выбросов
3.4.4. Снижение потребления токсичных веществ на
один кристалл
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
20
21
29
29
31
33
35
35
38
41
41
42
43
44
45
46
48
48
49
52
56
57
57
58
59
63