Реферат: Экология
«ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ»
Навсех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но стех пор как появилось высоко-индустриальное общество, опасное вмешательствочеловека в природу резко усилилось, расширился объем этого вмешательства, оностало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью длячеловечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотныхземель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходитсявсе больше вмешиваться в хозяйство биосферы – той части планеты, в которойсуществует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающемуантропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболеесущественных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию напланете.
Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственнымией веществами химической природы. Среди них газообразные и аэрозольныезагрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накоплениеуглекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будетусиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температурына планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мировогоокеана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности.
Нефтяное загрязнение такихразмеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена междугидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химическогозагрязнения почвы пестицидами и её повышенная кислотность, ведущая к распадуэкосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписатьзагрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие вбиосфере.
Развитие промышленности итранспорта, увеличение населения, проникновение человека в космос,интенсификация сельского хозяйства (применение удобрений и средств защитырастений), развитие нефтеперерабатывающей промышленности, захоронение опасныххимических веществ на дне морей и океанов, а также отходов атомныхэлектростанций, испытания ядерного оружия — все это источники глобального иувеличивающегося загрязнения природной среды – земли, воды, воздуха.
Все это результат великих изобретенийи завоеваний человека.
В основном существуют триосновных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные,транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильноразличается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильнозагрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений –теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый иуглекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии,которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак,соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические ицементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топливадля нужд промышленности. Отопления жилищ, работы транспорта, сжигания ипереработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяютна первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиесярезультатом превращения последних.
Так, поступающий в атмосферусернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парамиводы и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида саммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результатехимических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющимивеществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.
Основными вредными примесямиявляются следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В Воздух он попадает врезультате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросамипромышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее250млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составнымичастями атмосферы, и способствует повышению температуры на планете, и созданиюпарникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид.Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработкисернистых руд. Часть соединений серы выделяется при горении органическихостатков горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного ватмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса.
в) Серный ангидрид.Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конченым продуктом реакции являетсяаэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву,обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля сернойкислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкойоблачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растенийпроизрастающих на расстоянии менее 1 км от таких предприятий, обычно бываютгусто усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседаниякапель серной кислоты. Предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭСежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
г) Сероводород исероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другимисоединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлениюискусственного волокна, сахара; коксохимические, нефте-перерабатывающие, атакже нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителямиподвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
д) Окислы азота.Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотныеудобрения, азотную кислоту, нитраты, анилиновые красители, нитросоединения,вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферусоставляет 20 млн т/год.
е) Соединения фтора.Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей,стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступаютв атмосферу в виде газообразных соединений – фтороводорода или пыли фторидакальция и натрия. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производныефтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора.Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту,хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорнуюизвесть, соду. В атмосфере встречаются как примеси молекул хлора и паровсоляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и ихконцентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и припереработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелыхметаллов и ядовитых газов. Так, в расчете на одну тонну чугуна выделяетсякроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5кг пылевых частиц определяющих количествосоединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных веществ и цианистого водорода.
Аэрозольное загрязнениеатмосферы Аэрозоли – это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенномсостоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенноопасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. Ватмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы илидымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размераэрозольных частиц составляет 1 – 5мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступаетоколо 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большоеколичество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельностилюдей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕССВЫБРОСА ПЫЛИ, млн.т./год
1. Сжиганиекаменного угля 93,60
2. Выплавкачугуна 20,21
3. Выплавкамеди (без очистки) 6,23
4. Выплавкацинка 0,18
5. Выплавкаолова (без очистки) 0,004
6. Выплавкасвинца 0,13
7. Производствоцемента 53,37
Основными источникамиискусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляютуголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементныезаводы. Аэрозольные частицы от этих источников загрязнения отличаются большимразнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаютсясоединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния,марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка,бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большееразнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические иароматические углеводороды соли кислот. Она образуется при сжигании остаточныхнефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических идругих подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязненияявляются промышленные отвалы – искусственные насыпи из переотложенногоматериала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезныхископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, врезультате одного среднего по массе взрыва (250 – 300 тонн взрывчатых веществ)в атмосферу выбрасывается около 2тыс.куб.м. условного оксида углерода и более150 тонн пыли. Производство цемента и других строительных материалов такжеявляется источником загрязнения атмосферы пылью.
К атмосферным загрязнителямотносятся углеводороды – насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению,полимеризации. Взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями послевозбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуютсяперекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидамиазота и серы и часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условияхмогут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольныхпримесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда вслое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существуетинверсия – расположение слоя более холодного воздуха под теплым, чтопрепятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. Врезультате вредные выбросы сосредотачиваются подслоем инверсии, содержание их уземли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранеенеизвестного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (смог) –представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частицпервичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смогавходят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединенияназываемые в совокупности фотооксидантами.
Фотохимический смог возникаетв результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии ватмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и другихзагрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабогообмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее сутокповышенной инверсии.
Смоги – нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анжелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы иАмерики. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайнеопасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причинойпреждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Химическоезагрязнение природных вод.
Всякий водоем или водныйисточник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияниеусловия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразныеприродные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство,транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этихвлияний является привнесение в водную среду несвойственных ей веществ -–загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в воднуюсреду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач.Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения.Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химическихсвойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей какнеорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так иорганической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки,поверхностноактивные вещества, пестициды).
Неорганическое загрязнение.Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских водявляются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей воднойсреды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора.Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности.Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепиболее высокоорганизованным организмам. Среди основных источников загрязнениягидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянутьпредприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земельежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно их увеличение ихмассы до 12млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы вотдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределытерриториальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукциюморских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть,обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшаяее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением втрофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрелаболезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употребляющихв пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывалипромышленные стоки с техногенной ртутью.
Вредное действие оказывают всезагрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода вводе. Поверхностноактивные вещества – жиры. Масла, смазочные материалы –образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену междуводой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА –КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ, млн.т./год:
1. Нефтепродукты– 26,563
2. Фенолы –0,460
3. Отходыпроизводств синтетических волокон – 5,500
4. Растительныеорганические остатки – 0,170
5. Всего –33,273
В связи с быстрыми темпамиурбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или ихнеудовлетворительной эксплуатацией, водные бассейны и почва загрязняютсябытовыми отходами. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень большихколичествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня,необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
Проблема загрязнения Мировогоокеана (на примере ряда органических соединений).
Нефть и нефтепродуктыявляются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане.К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, чтосоставляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с еетранспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерамипромывочных и балластных вод – все это обуславливает присутствие постоянныхполей загрязнения на трассах морских путей.
Пестициды составляютгруппу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями иболезнями растений.
Пестициды делятся наследующие группы: Инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды ибактерициды – для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды –против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей,наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов.Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количествапобочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще другихвстречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов.
Канцерогенные вещества– это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активностьи способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессовэмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимостиот условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорениюстарения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов.К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированныеалифатические углероды, винилхлорид, и особенно, Полициклические ароматическиеуглеводороды (ПАУ).
Сброс отходов в море сцелью захоронения (дампинг).
Многие страны, имеющие выходк морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, вчастности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака,отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых ихимических веществ, радиоактивных отходов.
Объем захоронений составилоколо 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработкебольшого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба для воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинграссматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенствутехнологий.
При организации системыконтроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донныхотложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводитьрасчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
Тепловое загрязнениеповерхности водоемов и прибрежных морских акваторий в результате сбросанагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленнымипроизводствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышениетемпературы воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых водв прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Это препятствует водообменумежду поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, апотребление его увеличивается, поскольку с ростом температуры усиливаетсяактивность аэробных бактерий, разлагающих органические вещества.
Загрязнение почвы.
Почвенный покров Землипредставляет собой важнейший компонент биосферы. Именно почвенная оболочкаопределяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почвсостоит в аккумулировании органического вещества, различных химическихэлементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологическогопоглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звенобудет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значенияпочвенного покрова, его современного состояния и изменения под влияниемантропогенной деятельности.
Открытие пестицидов –химических средств защиты растений и животных от различных вредителей иболезней – одно из важнейших достижений науки. Сегодня в мире на 1 га наносится300 кг химических средств. Однако в результате длительного примененияпестицидов в сельском хозяйстве, медицине (борьба с переносчиками болезней)почти повсеместно отличается снижением их эффективности вследствие развитиярезистентных рас вредителей и распространению «новых» вредных организмов,естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В связи сэтим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности ихобезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать иприменять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемойнеделями или месяцами.
Одна из острейших глобальныхпроблем современности и обозримого будущего – это проблема возрастающей кислотностиатмосферных осадков и почвенного покрова.
Районы кислых почв не знаютзасух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстроистощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не толькоподкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность снисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызываетзначительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результатехозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальныхколичеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферупереносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются врастворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которыевыпадают в виде «кислых дождей» на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами,водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти,углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственнаядеятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окисловсеры, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышениикислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этойпроблемы необходимо увеличивать объем систематических измерений соединенийзагрязняющих атмосферу на больших территориях.
Заключение.
Охрана природы – задачанашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим обопасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают ихнеприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеемсправиться со всеми выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека наокружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение,понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная идейственная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в томслучае, если мы накопим надежные данные о современном состоянии среды,обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, еслиразработаем новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого ПриродеЧеловеком.