Види виробництв та їх вплив на екосистему

Розвиток сучасної промисловості та сфери послуг, а також розширюється використання біосфери та її ресурсів, призводить до зростаючого втручання людини в матеріальні процеси, що протікають на планеті. Пов'язані з цим плановані і усвідомлені зміни матеріального складу (якості) навколишнього середовища спрямовані на поліпшення умов життя людини в технічному і соціально-економічному аспектах. В останні десятиліття в процесі розвитку технології була залишена без уваги небезпеку ненавмисних побічних дій на людину, живу і неживу природу. Це можна, мабуть, пояснити тим, що раніше вважали, що природа має необмеженої здатністю компенсувати вплив людини, хоча вже століття відомі необоротні зміни навколишнього середовища, наприклад, вирубки лісів з наступною ерозією грунту. Сьогодні не можна виключати непередбачені впливу на легко ранимі області екосфери в результаті активної діяльності людини.  Людина створила для себе середовище існування, заповнену синтетичними речовинами. Їх вплив на людину, інші організми та навколишнє середовище часто невідомо і виявляється часто, коли вже завдано відчутної шкоди або за надзвичайних обставин, наприклад, раптом з'ясовується, що при горінні цілком нейтральну речовину або матеріал утворює отруйні сполуки.  Нові напої, косметичні засоби, харчові продукти, ліки, предмети побуту, щодня пропоновані рекламою, обов'язково включають хімічні компоненти, синтезовані людиною. Про ступінь незнання токсичності всіх цих речовин можна судити за даними.  У книзі "Екологічні проблеми" наводяться наступні факти:  "У масових масштабах зараз виробляється близько 5 тис. речовин, а в масштабах більше 500 т/рік - близько 13 тис. речовин. Число речовин, що пропонуються на ринку в помітних масштабах, з 50 тис. найменувань у 1980 р. Зросла до 100 тисяч найменувань в даний час. З 1338 речовин, що виробляються у великих масштабах в країнах Організації економічного співробітництва та розвитку (ОЕСР), тільки для 147 є деякі дані про їх небезпеки або безпеки (Лосев, 1989; The Word ..., 1992). За даними (Медоуз ..., 1994), з 65 тисяч хімічних речовин, що знаходяться в комерційному обороті, менше 1% мають токсикологічні характеристики. " Хоча для дослідження впливу хімічних речовин необхідні величезні витрати: для отримання характеристики однієї речовини потрібно 64 місяці і 575 тис. доларів, а вивчення хронічної токсичності та канцерогенності вимагає додатково 1,3 млн. доларів ,робота в цій області ведеться не мала.  В даний час по цілому ряду причин залишаються невирішеними проблеми з оцінки токсичності хімічних продуктів для людини, і більшою мірою по відношенню до навколишнього середовища. Вичерпна дослідження  впливів речовин може бути реалізоване тільки після того, як буде отримана повна інформація про експозицію (діючим дозі) кожного хімічної речовини.  Джерела хімічного забруднення  В процесі своєї господарської діяльності людина виробляє різні речовини. Всі вироблені речовини з використанням як відновлюваних, так і невідновних ресурсів можна розділити на чотири типи:  * Вихідні речовини (сировина);  * Проміжні речовини (що виникають або використовуються в процесі виробництва);  * Кінцевий продукт;  * Побічний продукт (відхід).  Відходи виникають на всіх стадіях отримання кінцевого продукту, а будь-який кінцевий продукт після споживання або використання стає відходів, тому кінцевий продукт можна назвати відкладеним відходом. Всі відходи потрапляють у навколишнє середовище і включаються до біогеохімічний кругообіг речовин в біосфері. Багато хімічні продукти включаються людиною в біогеохімічний кругообіг в масштабах на багато перевищують природний кругообіг. Деякі речовини, що направляються людиною в навколишнє середовище, раніше були відсутні в біосфері (наприклад, хлорфторвуглеці, плутоній, пластмаси та ін), тому природні процеси досить довго не справляються з цими речовинами. Наслідком є величезної шкоди наноситься організмам.  числі парникових газів .З цієї таблиці видно, що у накопичення змінюється концентрація малих газових складових атмосфери, в атмосфері з'явилися гази, які раніше в ній практично відсутні-хлорфторвуглеці. Наслідки накопичення глобальних забруднювачів в атмосфері це:  * Парниковий ефект;  * Руйнування озонового шару;  * Кислотні опади.  Транспорт як джерело хімічного забруднення  Друге місце за забруднення навколишнього середовища займає транспорт, особливо автомобільний. У 1992 р. Автомобільний парк світу становив 600 мільйонів одиниць і при збереженні тенденції зростання до 2015 р. може досягти 1,5 млрд. одиниць Спалювання автотранспортом викопного палива підвищує концентрації CO? NOx? CO2? вуглеводнів, важких металів і твердих часток в атмосфері, він же дає тверді відходи (покришки і сам автомобіль після виходу з ладу) і рідкі (відпрацьовані масла, мийка тощо). На частку автомобілів припадає 25% палива, що спалюється. За час експлуатації, що дорівнює 6 років, один усереднений автомобіль викидає в атмосферу: 9 т CO2. 0,9 т CO. 0,25 т NOx і 80 кг вуглеводнів.  Хімічна ромишленность як джерело забруднення  Звичайно, в порівнянні з енергетикою і транспортом глобальне забруднення за допомогою хімічної промисловості невелика, але це теж досить відчутне локальне вплив. Більшість органічних напівпродуктів і кінцева продукція, що застосовується або вироблена в галузях хімічної промисловості, виготовляється з обмеженого числа основних продуктів нафтохімії. При переробці сирої нафти або природного газу на різних стадіях процесу, наприклад, перегоні, каталітичному крекінгу, видалення сірки і алкілуванні, виникають як газоподібні, так і розчинені у воді і скидаються в каналізацію відходи. До них відносяться залишки і відходи технологічних процесів, що не піддаються подальшій переробці.  Газоподібні викиди установок перегонки і крекінгу при переробці нафти в основному містять вуглеводні, монооксид вуглецю, сірководень, аміак і оксиди азоту. Та частина цих речовин, яку вдається зібрати в газоуловлювачів перед виходом в атмосферу, спалюється в факелах, в результаті чого з'являються продукти згоряння вуглеводнів, монооксид вуглецю, оксиди азоту та діоксид сірки. При спалюванні кислотних продуктів алкілування утворюється фтороводень, що надходить в атмосферу. Також мають місце неконтрольовані емісії, викликані різними витоками, недоліками в обслуговуванні обладнання, порушеннями технологічного процесу, аваріями, а також випаровуванням газоподібних речовин з технологічної системи водопостачання та зі стічних вод.  З усіх видів хімічних виробництв найбільше забруднення дають ті, де виготовляються чи використовуються лаки і фарби. Це пов'язано з тим, що лаки і фарби часто виготовляють на основі алкідних та інших полімерних матеріалів, а також нітролаком, зазвичай вони містять великий відсоток розчинника. Викиди антропогенних органічних речовин у виробництвах, пов'язаних із застосуванням лаків та фарб складає 350 тис. т на рік, інші виробництва хімічної промисловості в цілому виділяють 170 тис. т рік . Вплив хімічних речовин на навколишнє середовище  Розглянемо детальніше вплив хімічних речовин на навколишнє середовище. Дослідженням впливу антропогенних хімічних речовин на біологічні об'єкти навколишнього середовища займається екотоксикологія. Завданням екотоксикологія є вивчення впливу хімічних чинників на види, живі спільноти, абіотичні складові екосистем і на їх функції.  Під шкідливим впливом, що наноситься відповідної системи, в екотоксикологія розуміють:  * Виразні зміни звичайних коливань чисельності популяції;  * Довгострокові або незворотні зміни стану екосистеми.  Впливу на окремі особи та популяції  Будь-яка дія починається з токсичного порогу, нижче якого не виявляється вплив речовини (NOEC - концентрація, нижче, якої не спостерігається вплив). Йому відповідає поняття експериментально визначається порогу концентрації (LOEC - мінімальна концентрація, при якій спостерігається вплив речовини). Застосовується також третій параметр: MATC - максимально допустима концентрація шкідливої речовини (в Росії прийнятий термін ГДК - "гранично допустима концентрація"). ГДК знаходять розрахунком, і її значення повинне знаходитися між NOEC і LOEC. Визначення цієї величини полегшує оцінку ризику впливу відповідних речовин на чутливі до них організми . Хімічні речовини в залежності від властивостей та будови впливають на організми по різному.  1. Молекулярно-біологічні впливу.  Багато хто хімічні речовини взаємодіють з ферментами організму, змінюючи їх структуру. Так як ферменти каталізують тисячі хімічних реакцій, стає зрозумілим, чому будь-яка зміна їх структури глибоко впливає на їх специфічність та регуляторні властивості.  Приклад: ціаніди блокують фермент дихання - цитохром-с-оксидазу; катіони Са2 + гальмують активність рібофлавінкітази, яка є переносником фосфату на рибофлавін в клітинах тварин.  2. Порушення обміну речовин та регуляторних процесів у клітині.  Метаболізм клітин може бути порушений під дією хімічних речовин. Реагуючи з гормонами та іншими регуляторними системами, хімічні речовини викликають неконтрольовані перетворення, змінюють генетичний код.  Приклад: порушення реакцій окисного розщеплення вуглеводів, що викликається токсичними металами, особливо сполуками міді і миш'яку; пентахлорфенол (ПХФ), тріетілсвінец, тріетілцінк і 2,4-дінітрофенол розривають ланцюг хімічних процесів дихання на стадії реакції окисного фосфорилювання; Ліда, з'єднання кобальту і селену порушують процес розщеплення жирних кислот; Хлорорганічні пестициди і поліхлоровані біфеніли (ПХБФ) викликають порушення роботи щитовидної залози.  Мутагенний і канцерогенну дію.  Такі речовини як ДДТ, ПХБФ і поліароматичних вуглеводні (ПАВ) потенційно володіють мутагенним і канцерогенним впливом. Їх небезпечну дію на людину і тварин виявляється в результаті тривалого контакту з цими речовинами, що містяться в повітрі і харчових продуктах. За даними, отриманими на основі експериментів з тваринами, канцерогенну дію здійснюється в результаті двоступінчастого механізму:  4.Воздействіе на поведінку організмів.  Зміна індивідуального життєвого циклу  (ембріональний розвиток, швидкість росту, репродукція, здатність до регенерації)  місяці - роки  Популяційні зміни  (зниження числа особин, зміни вікової структури, зміна генетичного матеріалу)   місяці - десятиліття  Екологічні наслідки  (динамічні зміни біоценозів/екосистем, їх структури та функції)  Впливу на біологічні системи в міру їх ускладнення * "Генотоксичні ініціації",  * "Епігенетичного Промоція".  Ініціатори в процесі взаємодії з ДНК викликають незворотні соматичні мутації, причому досить дуже малої дози ініціатора, припускають, що для цього впливу не існує порогових значень концентрації, нижче яких вона не виявляється.  Направлене знищення окремих видів рослин і тварин.  Приклад: альдегідні, фунгіцидів, акарицидну, гербіцідние, інсектицидні заходи, особливо в урбанізованих екосистемах    Широко поширився зменшення видового різноманіття організмів.  Приклад: використання пестицидів і добрив в аграрних екосистемах.    Масовані забруднення.  Приклад: забруднення узбережжя і екстуарріев річок нафтою при аваріях танкерів.    Постійне забруднення біотопів  Приклад: евторіфікація річок та озер в результаті попадання в них значних кількостей розчинених і пов'язаних сполук азоту та фосфору.    Глибокі зміни біотопу  Приклад: засолення прісноводних біотопів; "сучасне погіршення стану лісів.    Повне руйнування екосистеми в результаті випадання цілісної інтактною структури (біотопу) та її функцій (біоценозу). Приклад: знищення мангрових лісів в результаті застосування гербіцидів як хімічна зброя у В'єтнамської війні.  Промотори посилюють дію ініціатора, а їх власне вплив на  організм протягом деякого часу є оборотним.  Адитивну вплив - підсумовування (додавання) окремих впливів. .  Порушення поведінки організмів є наслідком сумарного впливу на біологічні та фізіологічні процеси.  Приклад: Було встановлено, що для явної зміни поведінки, зумовленої впливом хімічних препаратів, досить значно менших концентрацій, ніж ЛД50 (летальна доза при смертності 50%).  Різні організми володіють різною чутливістю до хімічних речовин, тому час прояву тих чи інших дій хімічних речовин для різних біосистем по-різному.  Вплив на екосистему  Під дією хімічних речовин змінюються наступні параметри екосистеми:  * Щільність популяції;  * Домінантна структура;  * Видове різноманіття;  * Достаток біомаси;  * Просторовий розподіл організмів;  * Репродуктивні функції.  Можливі наслідки та форми шкідливого впливу хімічних речовин на екосистему можна класифікувати відповідно до рис. Заходи, які проводяться для мінімізації ризику використання хімічних продуктів  Для мінімізації ризику використання хімічних продуктів відповідно до рівня наших знань цієї проблеми в країнах ЄС в 1982 р. Був введений в дію так званий "Закон про хімічні продукти". У процесі перевірки його виконання протягом кількох років проводилися заходи з оптимізації технологій, біологічних та фізико-хімічних випробувань, а також щодо уточнення термінології, стандартних речовин і методів відбору проб. Хімічний закон встановлює правила допуску на ринок всіх нових хімічних продуктів.  Технічні заходи, що використовуються для запобігання небезпеки промислових викидів  Для скорочення і зменшення викидів хімічних речовин на промислових підприємствах необхідно проводити наступні заходи:  1. Необхідно проектувати будь-яке виробництво так, щоб викиди були свідомо мінімальні.  2. Необхідно суворо дотримуватися технологічні режими виробництва.  3. Необхідна обов'язкова герметизація обладнання на виробництвах, де присутні й утворюються хімічні сполуки (це стосується не тільки хімічної промисловості).  4. Необхідно впровадження безперервних технологічних процесів і замкнутого кола виробництва, оборотного водоспоживання.  5. Необхідно проводити заходи щодо запобігання аварій (наприклад, планово-профілактичний ремонт обладнання).  6. Боротьба з втратами при транспортуванні (запобігання аварій газо-і нафтопроводів).  7. Боротьба з емісією (виділенням) промислових гапоклик в атмосферу.  8. Необхідно застосування систем очищення стічних вод і боротьби із забрудненням.  9. Обов'язкова переробка та утилізація відходів, повторне використання відходів.  Розглянемо детальніше два останні пункти.  Боротьба із забрудненням води  Розуміння необхідності регульованого водопостачання і знешкодження стічних вод виникло дуже давно. Ще в Стародавньому Римі будували акведуки для постачання свіжою водою і "Cloaca maxima" - каналізаційну мережу. басейну відстійника і тим самим запобігання засмічення каналізації та утворення продуктів гниття ( "дортмундської колодязі" та "Емський колодязі").  Іншим методом знешкодження стічних вод була їх очищення за допомогою полів зрошення, тобто спуск стічних вод на спеціально підготовлені поля. При Однак лише в середині минулого століття почалися розробка методів очищення стічних вод і систематичне будівництво каналізаційних мереж в містах.  Спочатку були створені установки механічної очистки. Сутність цієї очищення полягала в осадженні що знаходяться в стічних водах твердих часток на дно просочування через піщаний грунт стічні води фільтрувати і освітлюється. І тільки після відкриття в 1914 р. Біологічного (живого) мулу  з'явилася можливість розробки сучасних технологій очищення стічних вод, що включають у себе повернення (рецикла) біологічного мулу в нову порцію стічних вод і одночасну аерацію суспензії. Всі методи очищення стічних вод, розроблені в наступні роки і до теперішнього часу, не містять ніяких істотно нових рішень, а лише оптимізують розроблений раніше метод, обмежуючись різними комбінаціями відомих стадій технологічного процесу. Виключення складають фізико-хімічні методи очищення, в яких використовуються фізичні методи та хімічні реакції, спеціально підібрані для видалення речовин, що містяться в стічних водах. Стічні води підприємств (наприклад, нафтопереробних) спочатку піддаються фізико-хімічної очистки, а потім біологічної. Зміст шкідливих речовин у стічних водах, що надходять на біологічне очищення не повинно перевищувати певних значень. Утилізація відходів.  При розробці сумісної з навколишнім середовищем системи переробки відходів ставляться наступні (по порядку важливості) головні завдання:  1. Зниження кількості відходів вже в процесі виробництва продукції.  2. Зменшення відходів за рахунок їх сортування при зборі.  3. Широке вторинне використання матеріалів, отриманих з відходів.  4. Видалення що залишаються після переробки відходів з мінімально можливим ризиком для навколишнього середовища та здоров'я людини.  Види утилізації відходів:  * Складування;  * Спалювання;  * Компостування (непридатний для відходів, що містять токсичні речовини);  * Піроліз.  Відмінності між термоліз і піролізу органічних відходів .

Спалювання відходів  Піроліз відходів  Обов'язкова висока температура  Досить відносно невелика температура (450 оС)  Необхідний надлишок повітря (соотв. кисню)  Відсутність кисню (соотв. повітря)  Надходження тепла безпосередньо за рахунок виділяється теплоти реакції  Надходження тепла здебільшого через теплообмінники  Окислювальні умови, окислюються метали  Відновлювальні умови, метали не окисляються  Основні продукти реакції: CO2, H2O, зола, шлаки  Основні продукти реакції: Н2, СnНm, СО, тверді вуглеводні залишки  Газоподібні шкідливі речовини: SO2, SO3, NOx, HCl, HF, важкі метали, пил  Газоподібні шкідливі речовини: H2S, HCN, NH3, HCl, HF, феноли, смоли, Hg, пил  Великі обсяги газу (частка повітря)  Малі обсяги газів  Зола спікається в шлак, догляд вологи  Відсутність процесів сплаву і спікання, догляд вологи  Попереднє подрібнення і рівномірність дроблення не є необхідними, але сприятливі  Попереднє подрібнення і рівномірність дроблення необхідні  Рідкі й пастоподібні відходи, як правило, не підлягають обробці  Рідкі й пастоподібні відходи в принципі обробляються  Економічність виробництва досягається при числі жителів близько 1 млн  Економічність виробництва, ймовірно, забезпечується при числі жителів близько мільйона  Найбільш поширене зараз складування відходів. Приблизно 2/3 всіх відходів побутового та виробничого походження та 90% інертних відходів складують у сховищах - звалищах. Такі сховища займають великі площі, є джерелами шуму, пилу і газів, що утворюються в результаті хімічних і анаеробних біологічних реакцій в товщі, а також джерелами забруднення грунтових вод у результаті утворення на відкритих звалище туди просочуються вод . Звідси випливає, що складування відходів не може бути задовільним методом їх утилізації, і необхідно використовувати інші методи.  В даний час спалюється до 50% всіх відходах в розвинених країнах. Переваги методу спалювання полягають в суттєвому зменшенні обсягу відходів і дієвому руйнуванні горючих матеріалів, включаючи органічних сполук. Залишки від спалювання - шлаки і зола - складають лише 10% початкового об'єму і 30% від маси спалюваних матеріалів. Але при неповному згорянні в навколишнє середовище можуть потрапляти численні шкідливі речовини. Для зниження емісії органічних речовин необхідно використовувати пристрої для очистки димів.  Піроліз називають розкладання хімічних сполук при високих температурах у відсутність кисню, внаслідок чого стає неможливим їх горіння. У табл. 11 показані відмінності в процесах спалювання (термоліз) і піролізу відходів на основі порівняння цих двох методів. Хоча піроліз має багато переваг, він має і суттєвими недоліками: стічні води, що надходять з установок для піролізу, сильно забруднені органічними речовинами) феноли, хлоровані вуглеводні тощо), а з відвалів твердих залишків піролізу (піролізного коксу) під дією дощів відбувається вимивання шкідливих речовин; у твердих продуктах піролізу, крім того, знайдено високі концентрації поліконденсірованних і хлорованих вуглеводнів. У зв'язку з цим піроліз не можна вважати екологічно безпечним методом переробки відходів.  Людина в процесі своєї діяльності виробляє величезну кількість хімічних речовин, які негативно впливають на навколишнє середовище. Але в даний момент він не має такої технології, яка б робила б діяльність людини абсолютно безвідходної.  Висновок  Отже, мною були розглянуті деякі аспекти хімічного забруднення навколишнього середовища. Це далеко не всі аспекти цієї величезної проблеми і тільки мала частина можливостей вирішення її. Щоб повністю не зруйнувати місце свого проживання і проживання всіх інших форм життя, людині необхідно дуже дбайливо ставиться до навколишнього середовища. А це означає необхідний строгий контроль прямого і непрямого виробництва хімічних речовин, всебічне вивчення цієї проблеми, об'єктивна оцінка впливу хімічних продуктів на навколишнє середовище, вишукування і застосування методів мінімізації шкідливого впливу хімічних речовин на навколишнє середовище.