Химическая промышленность и окружающая среда § 65

•Какие экологические проблемы возникают при производстве серной кисл оты?

•В чём опасность для окружающей среды металлургических производств?

•Перечислите опасные для здоровья человека вещества, которые могут

Изучив курс химии, вы ознакомились с производством важнейших продуктов химической промышленности: некоторых полимеров, углеводородов, синтез-газа, железа и его сплавов, серной кислоты и др. Вы узнали, как каждое из этих производств влияет на окружающую среду и какие меры принимаются для предотвращения её загрязнения. Наша задача — обобщить ваши знания об экологических проблемах, связанных с химическими производствами, и рассмотреть возможные пути их решения.

Отходы химических производств загрязняют воздух, воды и почву.

Химическое загрязнение — основной фактор неблагоприятного антропо-

генного воздействия на природную среду

Источники загрязнения воздуха. Главными ядовитыми веществами, попадание которых в воздух существенно ухудшает его качество, являются диоксид серы SO2, диоксид азота NO2, оксид углерода СО, озон O3, сероводород Н2S, летучие органические вещества. Существенно ухудшает качество воздуха попадание в него частиц, содержащих соединения тяжёлых металлов (свинца Pb, кадмия Cd, ванадия(V) и др.), а также частиц углерода в виде сажи.

Одним из главных источников загрязнения воздуха тяжёлыми металлами является металлургическая промышленность.

Поступление SO2 в воздух в основном связано с процессами сгорания каменного угля, нефти и природного газа, содержащих органические соединения серы. Часть SO2 в результате фотохимического окисления в атмосфере превращается в SO3, реагирующий с атмосферной влагой с образованием серной кислоты. Важным источником SO2 является цветная металлургия: производство меди, никеля, кобальта, цинка и других металлов, включающее стадию обжига сульфидов.

Оксиды азота — предшественники азотной кислоты — попадают в атмосферу главным образом в составе дымовых газов котлов тепловых электростанций и выхлопов двигателей внутреннего сгорания. При высоких температурах азот воздуха частично окисляется, давая смесь NO и NO2. В жаркую погоду увеличение концентрации NO2 в воздухе при

327

определённых условиях влечёт за собой и повышение концентрации в воздухе озона.

Причиной увеличения содержания в воздухе оксида углерода СО также является интенсивное движение транспорта.

Летучие органические вещества попадают в воздух в результате использования различных растворителей, а также при транспортировке бензина и заполнении им баков автомобилей. Огромное количество растворителей испаряется при покраске зданий, помещений и при других ремонтных работах. Большое количество летучих органических веществ попадает в воздух из холодильных установок и аэрозольных баллончиков.

Источники загрязнения водоёмов. Наиболее распространённые загрязнители водоёмов — это пестициды, минеральные удобрения, синтетические моющие средства, тяжёлые металлы и их соли, нефтепродукты и др. Так, минеральные удобрения попадают в водоёмы с полей с талыми или дождевыми водами. В результате в водоёмах начинают сильно разрастаться водоросли. После их гибели на дне накапливается большое количество органических остатков, для окисления которых вначале расходуется кислород, растворённый в воде. При недостатке кислорода в результате деятельности анаэробных (гнилостных) бактерий в воду выделяется метан CH4, аммиак NH3, сероводород H2S и фосфин РН3. Это ведёт к гибели рыб и других обитателей водоёмов. Множество токсичных веществ содержат стоки промышленных предприятий.

Загрязнение морей и океанов вызвано как разливами нефти и нефтепродуктов, так и огромными скоплениями мусора (преимущественно пластиковых упаковок), не поддающимися биоразложению.

Источники загрязнения почвы. Почвы загрязняются в результате использования пестицидов, а также в результате аварий на различных производствах (химических заводах, атомных электростанциях и др.).

Экологический мониторинг. В условиях постоянного антропогенного загрязнения окружающей среды огромное значение приобретает экологический мониторинг.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ (мониторинг окружающей среды) — это

комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды

оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воз- действием природных и антропогенных факторов.

Мониторинг можно рассматривать как одну из мер по охране окружающей среды. Для осуществления мониторинга были предложены критерии, определяющие «нормы» химического воздействия загрязняющих веществ, — предельно допустимые концентрации таких веществ в воздухе

(мг/м3), водах (мг/л), почве.

328

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) — наибо е ко -

чество вредных веществ в единице объёма воздуха или вод, не вредя-

щее здоровью людей и окружающей среде.

Число выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ составляет (включая радионуклиды) примерно 400 тыс. В первую очередь наблюдению (мониторингу) должны подлежать вещества, выброс которых наиболее сильно и повсеместно загрязняет окружающую среду. Это диоксид серы, пыль, монооксид углерода в воздухе, нефтепродукты и поверхностно активные вещества в природных водах, пестициды в почвах.

Кроме того, необходимо контролировать содержание токсичных веществ, характеризующихся чрезвычайно низкими значениями ПДК. К подобным загрязнителям воздуха относятся оксид ванадия(V), соединения мышьяка, хрома(VI), стирол, металлическая ртуть, свинец и его соединения и др., к загрязнителям водоёмов — неорганические соединения селена

иртути, изомеры дихлорбензола, соединения бериллия. Для особенно опасных токсических веществ (сульфидов, тетраэтилсвинца, бензпирена и др.) нормой считается полное отсутствие их в воде.

Для определения содержания в воздухе SO2, O3, Cl2, H2S, CH4, CO и других газов обычно используют не отдельные приборы, а системы непрерывного автоматического контроля.

Способы решения экологических проблем. Чтобы уменьшить содер-

жание NO2, CO и O3 в воздухе, повышаются требования к техническим характеристикам автотранспорта. Состояние качества воздуха улучшается, если концентрация этих веществ в выхлопных газах автомобилей не превышает соответствующих нормативов.

Роль воздушного фильтра в природе выполняет лес. Однако в последнее время площади лесов систематически сокращаются из-за неправильного хозяйствования. Ситуацию можно улучшить, если сократить вырубку леса

ивосстановить планомерные посадки деревьев.

Чтобы уменьшить загрязнение атмосферы, в развитых промышленных странах планируют заменить традиционные источники энергии альтернативными — электростанциями, использующими энергию волн, энергию приливов и отливов, энергию ветра, а также теплоту глубин земной коры и энергию Солнца.

Для очистки загрязнённых водоёмов от разливов нефти и нефтепродуктов используют как механические методы (сбор нефти с поверхности воды насосами и др.), так и физико-химические (применение различных сорбентов). Сорбенты моментально впитывают нефть и нефтепродукты, образуя комья, насыщенные нефтью. Биологический метод ликвидации разливов нефти основан на использовании специальных микроорганизмов и биохимических препаратов.

329

Загрязнённые воды, предназначенные для бытового и промышленного использования, а также сточные воды представляют собой дисперсные системы (суспензии или эмульсии). Для их очистки и обезвреживания используют сверхвысокомолекулярные полимеры, например полиакриламид, имеющий молекулярную массу порядка десятка миллионов. Макромолекула такого полимера способна прилипнуть сразу к нескольким частицам эмульсии или суспензии, связывая их воедино. Образующиеся частицы быстро оседают на дне сосудов и водоёмов. В результате вода освобождается от взвешенных частиц, становится прозрачной и пригодной к употреблению.

Использование водорастворимых и водонабухающих полимеров в качестве связующих почв и грунтов не имеет альтернативы в аварийных ситуациях. Так, после Чернобыльской катастрофы использование таких полимеров позволило предотвратить ветровой перенос и распространение радиоактивной пыли с обработанных участков.

Экологический мониторинг. Предельно допустимые концентрации

Я знаю какие экологические проблемы возникают при загрязнении окру-

жающей среды.

330