реферат по экологии

Содержание

1. Введение ……………………………………………….………………………………

2. Очистка газов от СО2 …………………………………………………………………………..

3. Угарный газ…………………………………………………………..

4. Парниковый эффект…………………………………………..

5. Заключение………………………………………………………..

6. Список использованной литературы ………………………………………………………...

7. Приложение………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Газообразные выбросы очень неблагоприятно влияют на экологическую обстановку в местах расположения этих промышленных предприятий, а также ухудшают санитарно-гигиенические условия труда. К агрессивным массовым выбросам относятся окислы азота, сероводород, сернистый, углекислый и многие другие газы.

Например, азотнокислотные, сернокислотные и другие заводы нашей страны ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов кубометров окислов азота, представляющих собой сильный и опасный яд. Из этих окислов азота можно было бы выработать тысячи тонн азотной кислоты.

Не менее важной задачей является очистка газов от двуокиси серы. Общее количество серы, которое выбрасывается в нашей стране в атмосферу только в виде сернистого газа, составляет около 16 млн. т. в год. Из этого количества серы можно выработать до 40 млн. т. серной кислоты.

Значительное количество серы, главным образом, в виде сероводорода содержится в коксовом газе.

Серосодержащий газ, используемый в металлургической промышленности для обогрева мартеновских и нагревательных печей, вызывает угар металла и повышает содержание серы и стали, ухудшая ее качество. Потери металла при этом исчисляются сотнями тысяч тонн в год.

С дымовыми газами из заводских труб и энергетических установок ежегодно выбрасываются в атмосферу несколько миллиардов кубометров углекислого газа. Этот газ может быть использован для получения эффективных углеродсодержащих удобрений.

Приведенные примеры показывают, какие огромные материальные ценности выбрасываются в атмосферу с газообразными выбросами.

Но более серьезный ущерб эти выбросы приносят тем, что они отравляют воздушный бассейн в городах и на предприятиях: ядовитые газы губят растительность, крайне вредно действуют на здоровье людей и животных, разрушают металлические сооружения и коррозируют оборудование.

Хотя в последние годы отечественные промышленные предприятия работают не на полную мощность, но проблема борьбы с вредными выбросами стоит очень остро. А учитывая общую экологическую обстановку на планете, необходимо принять самые срочные и самые радикальные меры по очистке выбросных газов от вредных примесей.

Очистка газов от СО2.

В настоящее время в промышленной практике применяются в основном три метода очистки газа от СО2: водная, щелочная (NаОН или Nа2СОз) и моноэтаноламиновая.

Очистка газа водой осуществляется под давлением 12—30 атм и при этом степень очистки не превышает 80%. Метод требует больших расходов электроэнергии. Очистка газа щелочью является дорогостоящей операцией и поэтому применяется лишь для поглощения малых концентраций СО2. Наиболее совершенной является моноэтаноламиновая очистка, которая находит все более широкое применение. [1]

Исследовали следующие методы: поглощение СО2 водноаммиачным раствором с одновременным полученим углеаммонийных солей; поглощение СО2 суспензией СаSO4 в аммиачной воде с одновременным получением сульфата аммония; поглощение СО2 раствором гидросульфида кальция с выделением в газовую фазу сероводорода; интенсификация процесса очистки газа от СО2 раствором моноэтаноламина в ротационных аппаратах, совместное поглощение СO2, Н2 и других кислых компонентов из коксового газа торфоаммиачным поглотителем в аппаратах с кипящим слоем. В первых двух случаях продукты очистки — углеаммонийные соли и сульфат аммония — являются удобрениями для сельского хозяйства. Третий метод является одной из стадий процесса синтеза тиомочевины. В последнем методе получается комбинированное органоминеральное удобрение.

Комбинирование процесса очистки газов от СО2 с получением углеаммонийных солей.

В настоящее время назрела необходимость в рационализации метода очистки синтез-газа от СО2. Сущность предлагаемого метода заключается в комбинировании процессов очистки азотоводородной смеси от СО2 с получением углеаммонийных солей. В этом случае поглощение СO2 из газа осуществляется водным раствором аммиака (или совместное поглощение NНз и СО2 водой) до компрессии газа.

По этому методу около 50% аммиака, производимого в системе, связывается с углекислотой, образуя углеаммонийные соли, а оставшиеся 50% NНз используются в качестве жидкого удобрения (в виде чистого аммиака или его водного раствора). Таким образом, получается короткая схема производства связанного азота. Еще более рационально совместить процесс синтеза аммиака с очисткой газа от СО2 и с производством мочевины. В этом случае вся продукция может быть получена в виде мочевино-углеаммонийных удобрений.

Поглощение СО2 водноаммиачной суспензией гипса с получением сульфата аммония. Одним из рациональных методов очистки азотоводородной смеси от СО2 является совмещение этого процесса с конверсией СаSO4 в сульфат аммония. Перспективность этого метода в том, что наряду с улавливанием СО2 из газа вырабатывается ценное удобрение без затрат на него дефицитной серной кислоты.

Так как конверсия гипса и абсорбция СО2 в обычных условиях протекает медленно, то для интенсификации этих процессов применены горизонтальные аппараты ротационного типа, в которых обеспечивалось интенсивное перемешивание газовой и жидкой фаз. По своей конструкции эти аппараты аналогичны механическим абсорберам с большим числом оборотов.

При осуществлении этого процесса в условиях высокотурбулентного режима при 30—35° С и атмосферном давлении можно осуществить практически полное поглощение СO2 из газа. [1]

Абсорбция СО2 раствором гидросульфида кальция в условиях высокотурбулентного режима. В некоторых производствах (синтез тиомочевины и др.) в качестве побочного продукта (или отхода производства) получается гидросульфид кальция, который может быть использован, как эффективный поглотитель углекислого газа с одновременным выделением в газовую фазу сероводорода

Са (НS)2 + СО2 + Н2О = СаСОз + 2Н2S.

Полученный таким образом сероводород может быть использован для получения тиомочевины, серной кислоты, элементарной серы и других ценных продуктов.

Интенсификация абсорбции СО2 раствором моноэтаноламина в механических абсорберах. Поглощение СО2 из газов моноэтаноламином нашло широкое применение в технике. Этим путем осуществляется получение чистого СО2, или очистка технологических газов от СO2, или сочетание того и другого.

С целью интенсификации процесса абсорбции СО2 раствором моноэтаноламина насадочные аппараты заменялись горизонтальными механическими абсорберами с большим числом оборотов.

В условиях высокотурбулентного режима, создаваемого в механических абсорберах, скорость абсорбции CO2 раствором моноэтаноламина резко возрастает.

Совмещение процесса очистки азотоводородной смеси от СО2 с получением аммиачной селитры. Помимо непосредственного получения и применения углеаммонийных солей процесс очистки азотоводородной смеси от СО2 может быть совмещен с получением аммиачной селитры и чистого CO2.

Образование аммиачной селитры протекает при взаимодействии углеаммонийных солей с азотной кислотой по уравнениям

NH4НСО3 + НNОз = NH4NO3 + Н2О + СО2;

(NH4)2 СОз + 2 HNO3 = 2 NH4 NO3 + 2H2O + СО2.

Выделяющаяся по этой реакции углекислота может быть применена для синтеза мочевины и других технологических целей, а аммиачная селитра — в виде жидких удобрений, или в виде твердой соли после выпарки и грануляции.

Помимо указанных здесь методов разработан способ комплексной очистки коксового газа от H2S, СО2 и других кислых компонентов торфощелочным поглотителем в аппаратах с кипящим слоем. Этот процесс осуществляется непрерывно и одностадийно в одном аппарате.

Угарный газ. Применение угарного газа.

Водяной и смешанный газы (в них содержится CO) используются в качестве топлива и исходного сырья химической промышленности. Они важны, например, как один из источников получения азотно-водородной смеси для синтеза аммиака. При пропускании их совместно с водяным паром над нагретым до 500 °С катализатором (главным образом Fe2O3) происходит взаимодействие по обратимой реакции:

Н2О + СО = СО2 + Н2 + 42 кДж,

равновесие которой сильно смещено вправо.

Образовавшийся углекислый газ удаляют затем промыванием водой (под давлением), а остаток СО - аммиачным раствором солей меди. В результате остаются почти чистый азот и водород . Соответственно регулируя относительные количества генераторного и водяного газов, можно получать N2 и Н2 в требуемом объёмном соотношении. Перед подачей в колонну синтеза газовую смесь подвергают сушке и очистке от отравляющих катализатор примесей.

Молекула CO2

Молекула СО характеризуется d(СО) = 113 пм, энергия его диссоциации 1070 кДж/моль, что больше, чем у других двухатомных молекул. Рассмотрим электронное строение СО, где атомы связаны между собой двойной ковалентной связью и одной донорно-акцепторной, причём кислород является донором, а углерод акцептором.

Влияние на организм угарного газа.

Угарный газ очень ядовит. Первыми признаками острого отравления СО являются головная боль и головокружение, в дальнейшем наступает потеря сознания. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе промышленных предприятий считается 0,02 мг/л. Основным противоядием при отравлении СО служит свежий воздух. Полезно также кратковременное вдыхание паров нашатырного спирта.

Чрезвычайная ядовитость СО, отсутствие у него цвета и запаха, а также очень слабое поглощение его активированным углём обычного противогаза делают этот газ особенно опасным. Вопрос защиты от него был разрешён изготовлением специальных противогазов, коробка которых заполнялась смесью различных оксидов (в основном MnO2 и CuO). Действие этой смеси ("гопкалита") сводится к каталитическому ускорению реакции окисления СО до СО2 кислородом воздуха. На практике гопкалитовые противогазы очень неудобны, так как заставляют дышать нагретым (в результате реакции окисления) воздухом.

Нахождение в природе угарного газа.

Монооксид углерода входит в состав атмосферы (10-5 объёмн. %). В среднем 0,5% СО содержит табачный дым и 3% - выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. [2]

Парниковый эффект.

Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной

деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы.С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов.

Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это , безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ.

С повышением концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в нагреве внутренних слоев атмосферы Земли. Это происходит потому, что атмосфера пропускает основную часть излучения Солнца. Часть лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры Планеты.

Действие парникового эффекта анaлогично действию стекла в оранжерее или парнике ( от этого возникло название " парниковый эффект").

Рассмотрим, что происходит с телами в стеклянной оранжерее. Излучение высокой энергии проникает в оранжерею через стекло. Оно поглощается телами внутри оранжереи. Затем они сами испускают излучение более низкой энергии, поглощаемое стеклом. Стекло посылает часть этой энергии обратно, снабжая объекты внутри дополнительным теплом. Точно таким же образом земная поверхность получает дополнительное тепло по мере того, как "парниковые" газы поглощают, а затем выделяют излучение более низкой энергии.

Газы, вызывающие своей повышенной концентрацией парниковый эффект, называют парниковыми газами. В основном это углекислый газ и водяной пар, но существуют и другие газы, поглощающие энергию, исходящую от Земли. Например, хлорфтор содержащие углеводородные газы, например, фреоны или хладоны. Концентрация этих газов в атмосфере

Углекислый газ - диоксид углерода, постоянно образуется в природе при

окислении органических веществ: гниении растительных и животных остатков, дыхании, сжигании топлива. Парниковый эффект происходит из-за нарушения человеком круговорота углекислого газа в природе. Промышленность сжигает огромное количество топлива- нефти, угля, газа. Все эти вещества состоят в основном из углерода и водорода. Поэтому их еще называют органическим, углеводородным топливом.

При горении, как известно, поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Вследствие этого процесса, каждый год человечество выбрасывает в атмосферу 7миллиардов тонн углекислого газа! Даже представить трудно себе эту величину.

Одновременно с этим на Земле вырубаются леса - один из самых главных

потребителей углекислого газа, причем, вырубаются со скоростью 12 гектаров в минуту. Вот и получается, что углекислого газа в атмосферу поступает все больше и больше, а потребляется растениями все меньше и меньше. Круговорот углекислого газа на Земле нарушается, поэтому в последние годы содержание углекислого газа в атмосфере хотя и медленно, но верно увеличивает . [ 4]

Последствия парникового эффекта

1. Если температура на Земле будет продолжать повышаться, это окажет

серьезнейшее воздействие на мировой климат.

2. В тропиках будет выпадать больше осадков, так как дополнительное тепло повысит содержание водяного пара в воздухе.

3. В засушливых районах дожди станут еще более редкими и они превратятся в пустыни в результате чего людям и животным придется их покинуть.

4. Температура морей также повысится, что приведет к затоплению низинных областей побережья и к увеличению числа сильных штормов.

5. Повышение температуры на Земле может вызвать поднятие уровня моря так как:

а) вода, нагреваясь становится менее плотной и расширяется, расширение морской воды приведет к общему повышению уровня моря;

б) повышение температуры может растопить часть многолетних льдов, покрывающих некоторые районы суши, например, Антарктиду или высокие горные цепи.

Образовавшаяся вода в конечном итоге стечет в моря, повысив их уровень. Следует, однако, заметить, что таяние льда, плавающего в морях, не вызовет повышение уровня моря. Ледяной покров Арктики представляет собой огромный слой плавучего льда. Подобно Антарктиде, Арктика также окружена множеством айсбергов. Климатологи подсчитали, что если растают гренландские и антарктические ледники, уровень Мирового океана повысится на 70-80 м.

6. Сократятся жилые земли.

7. Нарушится водосолевой баланс океанов.

8. Изменятся траектории движения циклонов и антициклонов.

9. Если температура на Земле повысится, многие животные не смогут адаптироваться к климатическим изменениям. Многие растения погибнут от недостатка влаги и животным придется переселится в другие места в поисках пищи и воды. Если повышение температуры приведет к гибели многих растений, то вслед за ними вымрут и многие виды животных. Кроме отрицательных последствий глобального потепления, можно отметить несколько положительных.

На первый взгляд более теплый климат представляется благом, так как могут уменьшится счета за отопление и увеличение продолжительности вегетационного сезона в средних и высоких широтах. Увеличение концетрации диоксида углерода может ускорить фотосинтез. Однако, потенциальный выигрыш в урожайности может быть уничтожен ущербом от болезней, вызванных вредными насекомыми, поскольку повышение температуры ускорит их размножение. Почвы в некоторых областях окажутся малопригодными для выращивания основных культур. Глобальное потепление ускорило бы, вероятно, разложение органического вещества в почвах, что привело бы к дополнительному поступлению в атмосферу диоксида углерода и метана и ускорило парниковый эффект.

Пути снижения воздействия парникового эффекта на состояние климата Земли.

Главную меру по предупреждению глобального потепления можно сформулировать так: найти новый вид топлива или поменять технологию использования нынешних видов топлива. Это означает, что необходимо:

- уменьшить потребление ископаемого топлива. Резко сократить использование угля и нефти, которые выделяют на 60 % больше диоксида углерода на единицу производимой энергии, чем любое другое ископаемое топливо в целом;

- использовать вещества (фильтры, катализаторы) для удаления диоксида углерода из выброса дымовых труб углесжигающих электростанций и заводских топок, а также автомобильных выхлопов;

- повысить энергетический коэффициент полезного действия;

- требовать чтобы в новых домах использовались более эффективные системы отопления и охлаждения;

- увеличить использование солнечной, ветровой и геотермальной энергии;

- существенно замедлить вырубку и деградацию лесных массивов;

- удалить с прибрежных территорий резервуары для хранения опасных веществ;

- расширить площади существующих заповедников и парков;

- создать законы, обеспечивающие предупреждение глобального потепления;

- выявлять причины глобального потепления, наблюдать за ними и устранять их последствия.

Полностью уничтожить парниковый эффект нельзя. Полагают, что если бы не парниковый эффект, средняя температура на земной поверхности составила бы - 15 градусов по Цельсию.

В настоящее время экологическое состояние территории России определяется как критическое. Несмотря на спад производства и остановку большого числа промышленных предприятий, загрязнение окружающей среды не уменьшалось, поскольку в условиях кризиса предприятия и регионы стали экономить и на природоохранных мероприятиях.

Выбросы СО2 в основном определяются сжиганием топлива на транспорте и наличием в данных регионах крупных промышленных центров. Основными отраслями, выбрасывающими большие объемы СО2, являются энергетика( около 45 %), металлургия (11%), транспорт (10%),производство стройматериалов и химическая промышленность ( около 7%). На сегодняшний день в России до 98% всех выбросов СО2 приходятся на процесс сжигания угля, газа и нефтепродуктов.

Республика Татарстан. Структура промышленного производства республики представлена топливной промышленностью ( 38,9 %), химией и нефтехимией (17,3%) и машиностроением(23,6%). В республике вырабатывается 23830 млн кВтч электроэнергии, причем на ТЭС более 92%. Основную часть всего используемого топлива для ТЭС и котельных составляет природный газ – 79,5 и 98,7 % , на территории республики добывают 30,7 млн т нефти в год.

К сожалению, статистическая информация имеется лишь по ряду крупных городов РФ и, на первый взгляд, по отношению к ним выбросы в субъектах не так высоки.

Например , удельные выбросы СО2, в республике Татарстан, отнесенные к занимаемой площади, составляют порядка 0,46 тыс. т/км2. На первый взгляд ситуация не так катастрофична, как для Санкт-Петербурга, для которого данный показатель выше в 100 раз. Если учесть уровень промышленного развития и наличие значительного количества пахотных земель в данном регионе, а также то, что большая часть населения ( примерно 2/3) проживает в городах, реальная ситуация в крупных промышленных центрах, таких , как Казань, Набережные Челны, Нижнекамск, Альметьевск, будет значительно хуже.

Таким образом, в рассматриваемых регионах складывается наиболее опасная ситуация, где не только высока годовая эмиссия СО2, но и удельный показатель на единицу площади, что значительно превышает возможности поглощения углекислого газа естественным путем. Следовательно, для данных регионов исследование возможностей внедрения способов утилизации СО2 являются наиболее актуальными.

Известны следующие пути снижения выбросов СО2:

- изменение структуры топливного баланса путем перехода от сжигания угля к сжиганию газа;

- работа электростанций на угле с изъятием углекислого газа из выбросов топок для производства водорода;

- внедрение в промышленности энергосберегающих технологий;

- введение диоксида углерода в геологические пласты с целью реакции углекислого газа с природными запасами магнезия и силикатов кальция с образованием стабильных карбонатов;

- утилизация углекислого газа для использования в производстве соды, метанола, углеаммиакатных удобрений, поликарбоната, карбамида и других химических продуктов. [ 7]

Заключение.

Уверена , что мы своим отношением к природе уподобляемся рубящему сук под собой. Испортили, а потом начинаем кричать об этом. Я считаю, что сейчас все силы надо бросить на то, чтобы на каждом производстве был разработан замкнутый цикл, то есть чтобы ничего не выбрасывалось ни в воздух, ни в реки, а все перерабатывалось и использовалось. От этого все только выиграют. Государство получит дополнительную продукцию, а люди будут дышать чистым воздухом. Вероятно, перспектива парникового эффекта может стать катализатором всемирного осознания срочной необходимости начала действий по защите нашей Земли.

Таким образом, рост средней температуры, изменения климата не проходят для экосистемы бесследно. Условия существования живых организмов меняются, и это, в свою очередь, ведет к трудно прогнозируемым последствиям, вымиранию одних видов и внезапному распространению других. Для человека, чьи технологические способности к адаптации очень высоки, потепление - также серьезный вызов, требующий перестройки системы приспособления. Так, в России таяние вечной мерзлоты может повлечь за собой разрушение целых городов. А это чревато уже не столько технологическими, сколько социальными последствиями. Повышение уровня мирового океана грозит затоплением значительных территорий в разных точках земного шара.

Само по себе глобальное потепление не является для экосистемы Земли новым явлением. Температурные изменения были и раньше (вспомните о ледниковых периодах), но никогда они не были такими стремительными. В непредсказуемости изменения и заключается главная угроза для человечества.

Последние полвека наблюдается тенденция усиления парникового эффекта, имеющая общепланетарный характер. По мнению многих ученых -климатологов и экологов, с этим явлением связаны глобальные климатические изменения антропогенного характера. Это одна из наиболее серьезных экологических угроз, ожидающих человечество в XXI столетии.

Решить проблему помогут возобновляемые источники энергии, развитие которых все еще очень сильно зависит от участия государства. Здесь-то и возникает потребность в создании системы стимулирования и контроля. Киотский протокол - лишь определенный этап на пути создания такой системы в мировом масштабе.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ганз С.Н., Кузнецов И.Е. Очистка промышленных газов. Киев, 1967

2. Очистка промышленных газов и вопросы воздухораспределения. Сборник статей. Л.,1969

3. Очистка промышленных выбросов и утилизация отходов. Сборник научных трудов. Л.,1985

4. Яншин А. «Опасен ли парниковый эффект» // Наука и жизнь. 1989. №12.

5. ТЭК и экономика регионов России. Справочник в 7 т. М.: ИД Энергия , 2007.

6. Алексеев В.В., Киселева С.В., Чернова Н.И. «Рост концентрации СО2 в атмосфере - всеобщее благо?» // Природа, № 9, 1999 г.

7. Экология и промышленность России, август 2009, под редакцией В.Д. Кальнер, издатель ЗАО «Калвис».

8. Экология и промышленность России, сентябрь 2009 г., под редакцией В.Д. Кальнер, издатель ЗАО «Калвис».