Поняття про замкнуті, відкриті та закриті екологічні системи

Розглядаючи проблеми природоохоронної діяльності підприємств фармацевтичної промисловості слід підкреслити, що кругообіг речовин у біогеоценозах, що склалися, в значній мірі є замкнутим. Проте в сучасних антропогенних системах фармацевтичної промисловості утилізується лише біля 1% речовин, і, отже, 99% речовин мають властивості, які є нетиповими для біогеоценозу, що склався. Отже, очевидно, для зниження екологічної напруженості у довкіллі слід стати на шлях наслідування природи, її екосистем, і як наслідок, створювати замкнуті біогосподарські системи.

Система вважається замкнутою якщо вона не взаємодіє з іншими. Але практично людина з такими системами не зустрічається – це суто абстрактне поняття. Реально вона зустрічається лише з системами, що наближені до них. Відкриті системи знаходяться у постійній взаємодії з середовищем, їх існування супроводжується постійним притоком та відтоком речовин, енергії, інформації зовні. Проміжна ланка між ними – системи, які обмінюються з середовищем тільки енергією та інформацією. Їх прийнято називати закритими.

Відповідно до другого закону термодинаміки для кожної замкнутої фізичної системи є властива кількість ступенів свободи, тобто ентропія. Якщо кількість ступенів свободи збільшується – система втрачає упорядкованість, і, як наслідок, деградує.

Однак при постійній загальній кількості енергії (наслідок першого закону термодинаміки) кількість вільної енергії, яка може діяти на навколишнє середовище, може тільки зменшуватися. Тому достатньо довго існувати та розвиватись можуть лише відкриті системи. І, отже, все живе, всі біогеоценози відносяться до відкритих систем. Якщо ентропія обміну більша ентропії дисипації, тобто система одержує більше енергії, ніж їй необхідно для покриття витрат, і надлишкова енергія йде на ускладнення структури, – у живих систем збільшується біопродуктивність, на промислових об’єктах – удосконалюються властиві кожній з них технологічні процеси.

Для оцінки ступеня безвідходності фармацевтичного виробництва, як відкритої системи, треба здійснити кількісну оцінку ентропії, тобто оцінити інтенсивність обміну речовин, енергією та інформацією з навколишнім середовищем. Загальною кількісною характеристикою ентропії може служити одиниця енергії. Ураховуючи положення першого закону термодинаміки, що постулює збереження енергії, корисну роботу, яку можна одержати від речовини під час взаємодії з навколишнім середовищем, називають ексергією.

Чим більшою є хімічна енергія вироблених відходів, тим більшу роботу над навколишнім середовищем вони можуть здійснити. Енергія промислових відходів, здійснюючи роботу над екологічною системою, приводить до її деградації, примушує пристосовуватися до нових вимог довкілля, і, як наслідок, змінювати свою структуру та певні, іноді дуже важливі, якості.

Поиск по сайту: