Хімія і проблеми охорони навколишнього середовища

У ніші дні проблема охорони навколишнього середовища надзвичайно зросла в зв’язку із значним, а дуже часто і катастрофічним впливом господарської діяльності людини на природу.

Виробничих готівка діяльність людини завдала біосфері – живий оболонці Землі – серйозної шкоди, порушивши склалося за времни існування планети екологічну рівновагу. Забруднення навколишнього середовища в нашій свідомості зв’язується в першу чергу з отруєнням води, повітря, землі, яке може безпосередньо впливати на здоров’я і самопочуття людини. Однак хімічне забруднення загрожує і непрямими ефектами. Наприклад, великі викиди вуглекислого газу позначаються на кліматі, що, в свою чергу, відбивається на виробництві продуктів харчування; зміна концентрацій біогенних елементів (азоту, сірки, фосфору, кшшя до ін.) призводить до загибелі одних популяцій і бурхливому розмноженню інших.
Хімічне забруднення навколишнього середовища обумовлено наступними факторами:
1) підвищенням концентрації біогенних елементів через каналізаційних скидів і стоку з полів добриві, що викликають бурхливий розвиток водоростей і порушення балансу в існуючих екосистемах;
2) отруєнням води, грунту і повітря відходами хімічних виробництв;
3) впливом на воду і грунт продуктів спалювання палива, що знижують якість повітря і викликають кислотні дощі;
4) потенційним зараженням повітря, води і грунту радіоактивними відходами, що утворюються при виробництві ядерної зброї і атомної енергії;
5 (викидами вуглекислого газуючої і хімічних речовин, що знижують вміст озону, що може привести до зміни клімату або утворення озонових дір.
Охорона атмосфери від хімічного забруднення
Як ви вже знаєте, атмосферне повітря являє собою суміш газів, що містить (за об’ємом) 78,09% азоту, 20,95% кисню, 0,93% аргону Аг, 0,03% вуглекислого газу СО2.
У процесі розвитку життя на Землі всі живі організми, в тому числі п людина, пристосувалися саме до такого складу атмосфери і дуже чуйно реагують на його зміни.
Особливе значення має кисень як головний компонент біологічного окислення. Для підтримки обміну речовин потрібна безперервна доставка кисню до тканин н клітини. Атмосферний азот служить джерелом речовин, необхідних для живлення рослин, а вуглекислий газ – для здійснення процесу фотосинтезу.
Атмосфера надає не тільки прямий вплив на живі організми, але і непряме, оскільки Від ніс залежить характер сонячної радіації, що досягає поверхні Землі, клімат і інші чинники, що регулюють існування біосфери.
Атмосфера – регуляторний механізм біосфери
Атмосфера є однією з головних частин механізму, що регулює кругообіг води, кисню, азоту, вуглецю. Значення атмосфери полягає в тому, що вона служить екраном, який захищає життя на Землі від згубних впливів з космосу. Через атмосферу проникають сонячні промені – джерело життя. Атмосфера прозора для електромагнітного випромінювання в діапазоні довжин хвиль від 0,3 до 0,52 нм. в яких укладено 82% всієї енергії сонячних променів, я також для радіохвиль з довжиною від 1 мм до 30 м. Жорстке короткохвильове випромінювання – рентгенівські і у-промені – поглинається всією товщею атмосфери і не доходить до поверхні Землі.
Особливе значення має атмосферне озон 03, інтенсивно поглинає короткохвильові ультрафіолетові промені з довжиною хвилі менше 0,29 нм. Таким чином, атмосфера захищає життя на Землі від короткохвильових променів. Разом з тим вона пропускає інфрачервоне випромінювання сонця, але завдяки вмісту в ній озону, вуглекислого газу п водяній парі непрозора для інфрачервоного випромінювання Землі. Якби ці гази не містилися в атмосфері. Земля перетворилася б в неживий куля, середня температура на поверхні якого була б -23 ºС, в той час коли вона фактично дорівнює +14.8 ºС. Життя в тій формі, в якій вона існує на Землі, можлива лише при наявності атмосфери з усіма її фізичними і хімічними властивостями.
Природне забруднення атмосфери можна розглядати як фактор, що сприяє її регуляторної функції. Тому сам термін «забруднення * тут є в якійсь мірі умовним. В атмосферу потрапляють гази, що виділяються в результаті горіння лісів, виверження вулканів, біохімічних реакцій. Особливе значення має природна атмосферна пил. Вона утворюється при вивітрюванні гірських шмагав, ерозії ґрунтів, лісових і торф’яних пожеж. В атмосфері вона створює ядра конденсації, без яких було б неможливе утворення опадів: снігу, дощу.
Штучне (антропогенне) забруднення може бути пов’язано з попаданням в атмосферу:
1) твердих частинок (цементна і гумова автомобільна пил, пил гірничо-металургійних підприємств і т. Д.);
2) газоподібних речовин (вуглекислий і чадний гази, оксиди азоту та сірки, метан і аміак, вуглеводні і інші леткі сполуки – бензин, розчинники і т. Д.);
3) радіоактивних речовин, що надходять в повітря в результаті вибухів атомних і ядерних бомб, аварій на атомних електростанціях, видобутку урану і використання радіоактивних речовин в різних технологічних процесах;
4) свинцю та інших важких металів.
Зміна властивостей атмосфери в результаті забруднення
Штучне забруднення надає і пряме, і непряме вплив на живі організми. Пряма токсична дія на організми надають, наприклад, оксиди сірки і азоту. Оксид сірки має сильну подразнюючу дію на очі, носоглотку, тканину легенів. У рослин він руйнує хлоропласти і інші клітинні органели. Інтенсивність фотосинтезу при атом знижується в 1,5-2 рази. Особливо чутливі до йог хвойні рослини. При концентрації всього однієї частини йог на мільйон частин повітря за все протягом двох місяців у п’ятирічних ялин відбувається пожовтіння і опадання хвої.

Хімія і проблеми охорони навколишнього середовища
Оксиди азоту (N0 і N02) – токсичні сполуки, що викликають подразнення дихальних шляхів, а в високих дозах – набряк легенів. Крім цього, оксиди азоту та сірки утворюють в атмосфері азотну і сірчану кислоти, які у вигляді кислотних дощів випадає разом з опадами і викликають загибель наземних рослин і водних організмів. Вони завдають великої шкоди архітектурним та скульптурним пам’ятникам з мармуру, руйнують металеві дахи і конструкції – мости і опори.
Штучне забруднення надає непрямий вплив на атмосферу, змінюючи її властивості. Так, в результаті зростаючого спалювання палива і зменшення площ, зайнятих земної рослинністю, фотосинтетичний генерація (відновлення кисню з вуглекислого газу в результаті фотосинтезу) в даний час зменшилася на 30% в порівнянні з предиеторічеекпм періодом. Щорічне зменшення кисню становить 31,62 млрд т. Якщо врахувати, що в атмосфері міститься 1200 трлн т кисню, то його кількість в атмосфері зменшується на рік на 0,0025%. Здавалося б, дуже небагато, але, очевидно, в кінці кінців постане питання про введення обмежень на споживання кисню.
Набагато гірші справи з озоном. Максимальна концентрація його в атмосфері спостерігається на висоті 20-25 км. Відомо, що озон поглинає ультрафіолетові промені. При цьому він сильно розігрівається і перешкоджає втраті тепла нижніми шарами атмосфери. Крім цього, озон, як і вуглекислий газ, посилено поглинає інфрачервоне випромінювання Землі. Отже, озон не тільки «рятує» все живе на планеті від ультрафіолетових променів, але разом з вуглекислим газом грає важливу роль в тепловому балансі атмосфери і всієї Землі.
Накопичення вуглекислого газу та інших речовин – причина парникового ефекту (глобального потепління клімату). Вам знайоме, як нагрівається автомобіль зсередини, коли він стоїть на сонці з закритими вікнами. Причина в тому, що сонячне світло проникає через скло і поглинається сидіннями та іншими предметами салону. При цьому світлова енергія перетворюється в теплову, яку предмети відображають у вигляді інфрачервоного випромінювання. На відміну від світла, воно не проникає крізь скла назовні, тобто вловлюється усередині автомобіля. За рахунок цього підвищується температура. Те ж саме відбувається і в парнику, від чого і стався термін .парніковий ефект ».
Озоновий екран руйнується оксидами азоту, сполуками хлору і фтору, що потрапляють в атмосферу в результаті розпаду фреонів. які широко застосовують в холодильній і парфюмерно-косметичної промисловості.
Щоб мінімізувати забруднення атмосфери, необхідно:
1) проводити очищення викидів в атмосферу від твердих і газоподібних забруднюючих речовин за допомогою електрофільтрів, рідких і твердих поглиначів, циклонів і ін .;
2) використовувати екологічно чисті види енергії;
3) застосовувати маловідходні та безвідходні технології;
4) домагатися зменшення токсичності автомобільних вихлопних газів шляхом вдосконалення конструкції двигунів і застосування каталізаторів, а також удосконалювати існуючі і створювати нові електромобілі і двигуни, що працюють на водневому паливі.

Охорона водних ресурсів
Життя як фізико-хімічний процес протікає у водному середовищі. Тварини, рослини на 70-80% складаються з води. Втративши 50% своєї маси в результаті голодування, людина може залишитися в живих, але втрата 15-20% маси в результаті зневоднення – смертельна.
Всі реакції обміну речовин в організмі людини, і в першу чергу реакції гідролізу, протікають або за участю води, або у водному середовищі.
Але вода – не тільки умова життя індивідуального організму. Без неї неможливо було б існування біосфери, тобто життя на Землі, оскільки кругообіг речовин і енергії в біосфері можливий тільки за участю води.
Кругообіг води діє безперервно. Він реалізується в трьох основних географічних об’єктах: океан – атмосфера – суша. З поверхні Світового океану щорічно випаровується 453000 км3 води. Опади, що випадають на землю, складають 525 000 км3. Перевищення відбувається за рахунок випаровування води з інших водних поверхонь рослинами.
Що випаровується вода, конденсуючись, утворює хмари і у вигляді опадів випадає на землю. Вони поглинаються грунтом, і в результаті підземного і поверхневого стоку вода повертається в моря і океани.
Кругообіг води – вто добре відрегульований механізм, який безперервно «качає» воду з океану на материк. При цьому вода очищається.
Водні ресурси Землі становить солона і прісна вода. Причому 97,2% від загального запасу в 1345 млн км3 припадає на води Світового океану. Зрозуміло, що на частку прісної води припадають решта 2.8%, але якщо виключити полярні льодовики, поки недоступні для використання, то з’ясується, що практично можна використовувати лише 0,3%.
Теоретично можна вважати водні ресурси невичерпними, якщо прийняти, що при їхньому раціональному використанні вони безупинно відновляються в процесі круговороту. Разом з тим споживання води збільшується, так як вона служить одним з головних видів сировини для промисловості. Її у величезних кількостях використовують як теплоносій і втрачають в процесі охолодження і підігріву.

Хімія і проблеми охорони навколишнього середовища
У металургії для виплавки 1 т чавуну і переплавлення його в сталь потрібно 300 м3 води, для отримання 1 т міді – 500 м3, 1 т нікелю – 4000 м3. Одним з головних споживачів води є виробництво синтетичних матеріалів. Для отримання 1 т сінтетнпеского каучуку потрібно 2100 м3 води, лавсану – 4200 м3, капрону – 5600 м3. Для виготовлення автомобіля потрібно 246 м3 води, а для запуску міжконтинентальної баллнстіческоп Ранет – 189000 м3.
У гірничодобувній промисловості воду широко використовують для видобутку корисних копалин: при використанні гідромоніторів, транспортуванні, відділенні мінералів від руди методом флотації.
З споживанням величезної кількості води пов’язане целюлозно-паперове виробництво. На виробництво 1 т паперу потрібно 250 м3 води. Ще більше витрачають води в сільському господарстві: тваринництві та растеніеіодстве.
При дбайливому ставленні до води можна зменшити її витрата як в промисловому і сільськогосподарському виробництві, так і в комунально-побутовому господарстві. Водоемкость в ній одного жителя великого міста становить 35 л на добу. Але за рахунок нераціонального її використання, втрат при транспортуванні до споживача, несправності обладнання в квартирах (протікають крани і зливні бачки) вона збільшується до 700 л. Запаси прісної води в зонах інтенсивної господарської діяльності і проживання більшості людей стають недостатніми, тому вже зараз необхідно думати про її заощадження.
Всі хімікати, які використовують, зберігають, проливають, закопують в землю, можуть потрапити в ґрунтові отрути.

Забруднення твердими частинками відбувається при попаданні в водойми піску, глини, шлаків, порожньої породи і інших твердих відходів добувної, металургійної, хімічної та будівельної промисловості.
Забруднення мінеральними речовинами:
1) сполуками металів (високотоксичними – свинцем, ртуттю, рідкоземельними – кадмієм, селеном, літієм і ін.), В результаті чого при перевищенні гранично допустимої концентрації (ГДК) у людей уражаються органи слуху, зору, нервова система, можливі випадки паралічу і народження дітей з різними фізичними та психічними аномаліями;
2) мінеральними добривами, в результаті попадання яких в водойми спостерігається евтрофікація, тобто надмірне розростання водної рослинності (водойму зі смердючою зеленою рідиною ви, очевидно, бачили не раз).
Забруднення органічними речовинами промислового походження, що входять до складу стоків хімічної, нафтохімічної, целюлозно-паперової та інших видів промисловості. Серед таких речовин зустрічаються фенол, діоксин, CMC.
Забруднення нафтою і її похідними. Одна тонна нафти, розтікаючись по водній поверхні, здатна зайняти площу в 12 км2, а 1 л нафти може зробити непридатним до вживання 1 млн л води, тобто стільки її, скільки б вистачило для сім’ї з 4 осіб протягом 20 років. Нафтова плівка являє собою перешкоду для газообміну між водою і атмосферою. Вона перешкоджає поглинанню водою кисню і вуглекислого газу, викликаючи загибель планктону. Ця плівка являє собою велику небезпеку для морських птахів і тварин. Оперення птахів, вимазане нафтою, втрачає свої водонепроникні властивості, що призводить до їх загибелі.
Органічні речовини біологічного походження містяться в побутових і тваринницьких стоках. Потрапляючи в водойми, ці стоки роблять воду непридатною для пиття, викликають загибель риби, є причиною евтрофікації.
Пестициди. як і важкі метали, рухаючись по трофічного ланцюга: фітопланктон -► зоопланктон -► дрібні риби -► великі риби, досягають в тілі останніх такої концентрації, які можуть бути смертельними для людини.

Кардинальним вирішенням проблеми боротьби із забрудненням водного середовища (гідросфери) був би повний перехід на безпечні технології, при яких виключався б скидання будь-яких стоків, а також розробка технологій з мінімальним споживанням води. Але розробка і впровадження маловідходних технологій – дорогі і складні, тому першочергового значення набуває процес очищення стічних вод, що включає:
1) очищення і знезараження побутових і тваринницьких стоків:
2) орчістку стоків від наслідків обслуговування автотранспорту і сільськогосподарської техніки:
3) очищення стоків, що містять нафтопродукти.
Перспективні способи очищення води від нафтопродуктів за допомогою мікроорганізмів і рослин. Відомі мікроорганізми, здатні харчуватися вуглеводнями. Експерименти, проведенпие з використанням грибків Candido UpoUtica, показали, що невеликі водойми можуть бути очищені від нафти за 5-у днів.
Охорона земельних ресурсів
Про роль грунту – тонкої плівки, що покриває частину суші, товщина якої коливається від 1,5-2см до 2 м, докладно розказано в параграфі «Хімія і сільське господарство». Тут же ми розглянемо чинники, що знижують грунтову родючість, і фактори, що викликають забруднення земельних угідь.
Ерозія (від лат. Erodere – роз’їдання) знижує родючість грунту. Це явище, яке принесло і приносить людству страшні біди. На освіту родючого слон грунту йдуть тисячолітню, знищений він може бути за 15- 20 років, а при сильних ураганах і зливи – за кілька днів або годин. Існують два основних види ерозії – водна та вітрова. Боротьба з ними включає комплекс заходів:
• лісонасадження;
• агротехнічні прийоми, наприклад створення довголітніх культурних пасовищ, снігозатримання, внесення органічних (але не мінеральних) добрив;

• грунтозахисна система землеробства, яка полягає в безвідвальної оранки та залишення стерні на поверхні грунту;
• створення і впровадження почвозащитного землеробства, що перешкоджає технічної ерозії, яка виникає як результат безпосереднього руйнування шару почіи технічними засобами, в основному колесами і гусеницями машин;
• недопущення забруднення грунту залишками будівельних деталей (панелей, блоків, цегли, золи, шлаку), нафтою і нафтопродуктами, речовинами, що потрапляють в іочьу з атмосфери (з’єднання I м 1 свинцю, миш’яку, ртуті, міді і т. Д.);

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Хвороби печінки