Глава 3. Экологические проблемы химической

ТЕХНОЛОГИИ

Прежде всего необходимо отметить, что среди важнейших проблем современности особенно актуальна в настоящее время проблема охраны окружающей среды (или защита биосферы от загрязнения различного рода выбросами). Потому что от правильного и своевременного решения этой проблемы зависит здоровье и благосостояние не только живущих, но и будущих поколений людей.

Хорошо известно, что благоприятные условия для жизни на нашей планете весьма ограничены. В воздухе и океанах толщина жизненного пространства оценивается в тысячи метров, в почве область обитания почвенных организмов простирается вглубь лишь на несколько метров. В масштабе всего Земного шара жизнь развивается лишь в тонком слое воздуха, воды и почвы. Специалисты называют его биосферой.

С давних пор деятельность человека, как и других живых существ, тесно связана с биосферой. Хотя в наше время человек и расширяет границы биосферы, однако, слишком мало вероятно, что в ближайшем будущем Homo sapiens сможет полностью переселиться за пределы биосферы. А сейчас большинство наших современников считают, что воздух, которым мы дышим, вода, которую мы используем, и почва, на которой возделываем сельскохозяйственные культуры, - это бесплатный дар природы так же, как уголь или нефть, например. Но следует знать и помнить, что угля и нефти на нашей планете ограниченное количество и что в обозримым будущем – эти ресурсы не возобновимы. Необходимо также понять и четко себе представлять, что для воды, воздуха и почвы ситуация почти аналогичная.

3.1. Химическое производство и загрязнение природы

Одновременно с развитием промышленности и транспорта непрерывно возрастают количество потребляемых природных ресурсов и объем вредных выбросов, губительно воздействующих на окружающий нас животный и растительный мир. Этот глобальный процесс идет по трем направлениям – загрязнение воздуха, водоемов и почвы.

Число химических веществ, загрязняющих биосферу, постоянно уве-личивается: они выбрасываются в воздух тепловыми электростанциями, химическими предприятиями, транспортом, сбрасываются в водоемы различными заводами, вносятся в почву в виде минеральных удобрений и ядохимикатов.

В настоящее время в атмосферу выбрасывается сотни миллионов тонн в год различных веществ, вредных для всего живого. За последние 15-20 лет объем выбросов в атмосферу удвоился и в ряде крупных промышленных городов и центров концентрация вредных примесей уже сейчас недопустима велика и опасна для здоровья и жизни людей. Загрязнение воздуха в крупнейших городах мира превратилась в острейшую проблему современности. Если сравнительно недавно основным загрязнителем воздуха в городах являлись промышленные выбросы, то в настоящее время во многих городах таким загрязнителем стал автомобильный транспорт. Например, лет 15–20 назад говорили, что если за 100 % принять все загрязнения, поступающие в атмосферу США, то загрязнения от автотранспорта составят 60,6 %, промышленности – 16,2 %, электростанций – 14,1 %, отопление – 5,6 %, удаление отходов – 3,5 %.

Один легковой автомобиль в течение суток может выбросить до 1 кг выхлопных газов, в состав которых входит около 3 % угарного газа, 0,6 % окиси азота, 0,5 % углеводородов, 0, 006 % окиси серы, 0,004 % альдегидов. Среди углеводородов находят вещества, которые обладают канцерогенным действием. В автомобильном топливе могут содержаться соединения свинца (антидетонатор), которые также попадают в воздух. Свинец может вызывать отравление с тяжелыми последствиями, поэтому в крупнейших городах применять бензин, стабилизированный тетраэтилсвинцом, запрещено.

В 1985 г. в СССР на 1000 жителей приходилось 45 автомобилей, в 2001 г. в России – около 200, к 2010 г. ожидается 370. В начале 2001 г. в мире эксплуатировалось почти 700 млн автомобилей (темпы ежегодного роста составляют 2-3 %).

В качестве загрязнителя воздуха необходимо также вспомнить смог. (Термин smog образован путем соединения английских слов smoke - дым и fog - туман. Согласно международному словарю английского языка, смог представляет "туман, ставший более тяжелым и более темным благодаря городской копоти"). Раньше считалось, что главным действующим компонентом лондонского смога является сернистый газ в количествах 5-10 мг/м³ и выше, но теперь существуют убедительные данные об озонной причине смога. Многие крупнейшие города мира: Лос-Анджелес, Нью-Йорк, Токио, Мехико и др. – также подвержены смогу (да и наши тоже, хотя раньше об этом и не говорилось). Главным действующим фактором смога, называемого лос-анджелесским, является озон. Смог лос-анджелес-ского типа образуется в результате фотохимических реакций, непосредственное участие в которых принадлежит окислам азота и углеводородам, содержащимся в выхлопных газах автомобилей.

За год с выхлопными газами автомобилей попадает в атмосферу около 200 млн т окиси углерода и около 50 млн т различных углеводородов. Но наибольший объем выбросов приходится на долю тепловых электростанций, с дымовыми газами которых ежегодно выбрасывается в атмосферу сотни миллионов тонн золы и двуокиси серы. Только двуокиси серы, оказывающего исключительно вредное влияние на здоровье людей, ежегодно выбрасывается в атмосферу около 150 млн т (это количество в два с лишним раза превышает общий расход двуокиси серы на промышленное производство серной кислоты).

Основной источник SO₂ – тепловые электростанции (жидкое и твердое топливо), а также предприятия черной и цветной металлургии и сернокислотные заводы. При сжигании топлива концентрация двуокиси серы в дымовых газах колеблется от 0,1 до 0,5 %. В цветной металлургии выбрасывается в атмосферу от 0,2 до 3,0 % SO₂. В черной металлургии в отходящих газах содержание SO₂ достигает 3 %. В сернокислотном производстве за счет неполного окисления содержание SO₂ – от 0,1 до 0,3 %.

Наряду с загрязнением атмосферы происходит систематическое и опасное для человека загрязнение и отравление водоемов сточными водами промышленности, сельского хозяйства, бытовыми отходами коммунальных предприятий. Различные промышленные предприятия сбрасывают в водоемы огромные количества сточных вод, больше всего: заводы целлюлозно-бумажной, нефтяной, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Сельское хозяйство – удобрения, ядохимикаты (не правильное пользование). Бытовые отходы коммунальных предприятий – прежде всего СМС.

Бассейны рек многих промышленно развитых стран уже давно превратились в своеобразные транспортные, энергетические, водопроводные и одновременно канализационные системы.

Конечно, сточные воды сейчас, как правило, очищают. В промышленных сточных водах содержится большое количество различных органических и неорганических веществ, и сточные воды предварительно очищают, прежде, чем сливают в водоемы. Существуют определенные санитарные нормы, которые определяют предельно допустимые концентрации (ПДК) различных веществ. Например, ПДК некоторых органических и неорганических веществ (в мг/л):

аммиак – 5 Cu – 0,1

бензол – 0,5 Pb – 0,1

фенол – 0,002 Hg – 0,005

Однако и в тех количествах, которые допускаются нормами, токсичные вещества загрязняют и отравляют гидросферу.

Способы обезвреживания сточных вод подразделяются на:

механические (отстаивание, фильтрация),

физико-химические (адсорбция, экстракция),

химические (нейтрализация, осаждение),

биологические (с помощью микроорганизмов).

Во многих странах уже давно продают чистую воду – это хороший бизнес. И у нас, в России, теперь тоже продают чистую питьевую воду.

Загрязнение Мирового океана за последние десятилетия приняло огромные масштабы. Во время плавания Тур Хейердал ("Ра-1" и "Ра-2") был поражен тем, как люди успели загрязнить Атлантический океан – "Вы не представляете, сколько мусора и грязи плавает в открытом океане от Америки до Африки" – рассказывал он. Бытовые отходы встречаются в Мировом океане повсеместно. Предметы, когда-то выброшенные за борт корабля, попадаются даже на самых больших глубинах. Тралы, заброшенные на глубину более 8000 м около Пуэрто-Рико, принесли не только уникальных донных животных, но и пустые банки от краски, бутылки и т.п. В Мировой океан попадает около 1 % транспортируемой нефти. Можно себе представить, какое это огромное количество, если морские нефтеперевозки составляют многие сотни миллионов тонн.

(А авария танкера?). Источником загрязнения Мирового океана являются также аварии на морских нефтяных промыслах.

Но люди не сидят сложа руки. В последние десятилетия благодаря усилиям ученых, общественных и политических деятелей началась бурная и довольно успешная кампания по борьбе за сохранение природы и улучшения качества окружающей среды. Результаты этой деятельности не замедлили сказаться – например, еще в конце 70-х годов проведенное обследование 76 крупнейших городов мира показало, что содержание SO₂ в воздухе в 56 из них снизилось, в 14 осталось неизменным и только в 6 возросло.

Сейчас все четче проявляется общая тенденция более бережного отношения к природе и создания промышленных производств с минимально возможным загрязнением окружающей среды. Для стабилизации и улучшения качества окружающей среды в большинстве индустриальных стран расходуются большие средства, составляющие 1-2 % национального дохода (в Японии – 2,2-2,5 %).

Здесь необходимо отметить, что развитие промышленных производств в нашей стране исторически шло по пути строительства очистных сооружений (при этом были достигнуты значительные успехи). Однако их применение не всегда позволяет добиться требуемой степени очистки, эксплуатация таких систем сопряжена с рядом трудностей, а стоят они довольно дорого. В настоящее время для создания совершенных методов очистки газообразных, жидких и твердых отходов до экологически безопасного уровня требуются затраты, сравнимые с капитальными вложениями в развитие основной технологии, а иногда и превышают их, т.е. нужны очень большие деньги.