Химическое загрязнение среды промышленностью - Экология - Скачать бесплатно
"Химическое загрязнение среды промышленностью"
Работу выполнил
План реферата
1. Вступление
2. Химическое загрязнение атмосферы
а) Основные загрязняющие вещества
б) Аэрозольное загрязнение
в) Фотохимический туман (смог)
г) Контроль за выбросами загрязнений
в атмосферу (ПДК)
3. Химическое загрязнение природных вод
а) Неорганическое загрязнение
б) Органическое загрязнение
4. Загрязнение Мирового океана
а) Нефть
б) Пестициды
в) СПАВ
г) Канцерогены
д) Тяжелые металлы
е) Сброс отходов в море (дампинг)
ж) Тепловое загрязнение
5. Загрязнение почвы
а) Пестициды, как загрязняющий фактор
б) Кислотные дожди
6. Заключение
Реферат по экологии
" Химическое загрязнение среды промышленностью"
1. Вступление
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с
окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустри-
альное общество, опасное вмешательство человека в природу
резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно
стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опас-
ностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья
повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики,
так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все
больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей
планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоя-
щее время подвергается нарастающему антропогенному воздейс-
твию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных
процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуа-
цию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое
загрязнение среды несвойственными ей веществами химической
природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители
промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопле-
ние углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого
процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону
повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тре-
вогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана
нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверх-
ности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать су-
щественные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и
атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического заг-
рязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, веду-
щая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы,
которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают замет-
ное влияние на процессы, происходящие в биосфере.
2.Химическое загрязнение биосферы.
Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приво-
дят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих би-
осферы - атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысяче-
летиями, однако последствия употребления огня, которым он
пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось
мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась
черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло
было для человека важнее, чем чистый воздух и не закопченные
стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представ-
ляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами,
занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже
значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой
территории, как это было в классической древности, не сопро-
вождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за
последние сто лет развитие развитие промышленности "одарило"
нас такими производственными процессами, последствия которых
вначале человек еще не мог себе представить. Возникли горо-
да-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это ре-
зультат великих изобретений и завоеваний человека.
В основном существуют три основных источника загрязнения
атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля
каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно
различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что
наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.
Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с
дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; метал-
лургические предприятия, особенно цветной металлургии, кото-
рые выбрасывают в воздухоксилы азота, сероводород, хлор,
фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути
и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попа-
дают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промыш-
ленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и пе-
реработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загряз-
нителиразделяют на первичные, поступающие непосредственно в
атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения
последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисля-
ется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами
воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии
серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата
аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохими-
ческих, физико-химических реакций между загрязняющими вещест-
вами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные
признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на пла-
нете являются тепловые электростанции, металлургические и хи-
мические предприятия, котельные установки, потребляющие более
70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основны-
ми вредными примесями пирогенного происхождения являются
следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании угле-
родистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания
твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных
предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не ме-
нее 250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно
реагирующим с составными частями атмосферы и способствует по-
вышению температуры на планете, и созданию парникового эффек-
та.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серу-
содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70
млн.т.в год). Часть соединений серы выделяется при горении
органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США об-
щее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида
составило 65 процентов от общемирового выброса.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого
ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или
раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет
почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Вы-
падение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических
предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влаж-
ности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на
расстоянии менее 1 км. от таких предприятий, обычно бывают
густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в
местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические
предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегод-
но выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ан-
гидрида.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раз-
делно или вместе в другими соединениями серы. Основными ис-
точниками выброса являются предприятия по изготовлению ис-
кусственного волокна, сахара,коксохимические, нефтеперераба-
тывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодейс-
твии с другими загрязнителями подвергаются медленному окисле-
нию до серного ангидрида.
д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются
предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту
и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный
шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в ат-
мосферу, составляет 20 млн.т. в год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являютсяп-
редприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керами-
ки, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества пос-
тупают в атмосферу в виде газообразных соединений - фторово-
дорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характе-
ризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются
сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических
предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие
пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную
известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы
хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется
видом соединений и их концентрацией. В металлургической про-
мышленности при выплавке чугуна и при переработке его на
сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых метал-
лов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чу-
гуна выделяется кроме 2,7 кг. сернистого газа и 4,5 кг. пыле-
вых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фос-
фора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных
веществ и цианистого водорода.
Аэрозольное загрязнение атмосферы
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во
взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей
в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у
людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные
загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дым-
ки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при
взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с во-
дяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5
мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб.км. пы-
левидныхчастиц искусственного происхождения. Большое коли-
чество пылевых частиц образуется также в ходе производствен-
ной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках тех-
ногенной пыли приведены ниже:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД
1. Сжигание каменного угля 93,60
2. Выплавка чугуна 20,21
3. Выплавка меди (без очистки) 6,23
4. Выплавка цинка 0,18
5. Выплавка олова (без очистки) 0,004
6. Выплавка свинца 0,13
7. Производство цемента 53,37
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязне-
ний воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой
зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цемент-
ные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от
этих источников отличаются большим разнообразием химического
состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения
кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа,
магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висму-
та, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, мо-
либдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно
органической пыли, включающей алифатические и ароматические
углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании оста-
точных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперераба-
тывающих, нефтехимических и других подобных предриятиях. Пос-
тоянными источниками аэрозольного загрязнения являются про-
мышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного
материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при
добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий пе-
рерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядови-
тых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате
одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых ве-
ществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного
оксида углерода и более 150 т.пыли. Производство цемента и
других строительных материалов также является источником заг-
рязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы
этих производств - измельчение и химическая обработка шихт,
полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов
всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ
в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводо-
роды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 ато-
мов углерода.Они подвергаются различным превращениям, окисле-
нию, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными
загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В ре-
зультате этих реакций образуются перекисные соединения, сво-
бодные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и
серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных
условиях могут образовываться особо большие скопления вредных
газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха не-
посредственно над источниками газопылевой эмиссии существует
инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теп-
лым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос
примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачивают-
ся под слоем инверсии, содержание их у земли резко возраста-
ет, что становится одной из причин образования ранее неизв-
нстного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (смог)
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную
смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного про-
исхождения. В состав основных компонентов смога входят озон,
оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения
перекисной природы, называемые в совокупности фотооксиданта-
ми. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических
реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высо-
кой концентрации оксидов азота, углеводородов и других заг-
рязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или
очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в
течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая без-
ветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необхо-
дима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.
При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает
расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азо-
та и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным
кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид
азота, должен сновапревращаться в молекулярный кислород, а
оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота
вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при
этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул
и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые
массы диоксида азота расщеппляются и дают дополнительные ко-
личества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге кото-
рой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в
ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в ре-
акцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные пе-
рекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохими-
ческого тумана оксиданты. Последние являются источником так
называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакцион-
ной спосбностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном,
Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы
и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм
человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной сис-
темы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских
жителей с ослабленным здоровьем.
Проблема контролирования выброса в атмосферу
загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК)
Приоритет в области разработки предельно допустимых
концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концент-
рации, которые на человека и его потомство прямого или кос-
венного воздействия, не ухудшают их работоспособности, само-
чувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.
Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомства-
ми, осуществляется в ГГО - Главной Геофизической Обсервато-
рии. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воз-
духа, измеренные значения концентраций сравнивают с макси-
мальной разовой предельно допустимой концентрацией и опреде-
ляют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во
сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значе-
ние концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК дли-
тельного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязне-
ние воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере
города, оценивается с помощью комплексного показателя - ин-
декса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на
соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных
веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине
концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Макси-
мальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ
были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе
(пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха ос-
новными загрязняющими веществами находится в прямой зависи-
мости от промышленного развития города. Наибольшие максималь-
ные концентрации характерны для городов с численностью насе-
ления более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфичес-
кими веществами зависит от вида промышленности, развитой в
городе. Если в крупном городе размещены предприятия несколь-
ких отраслей промышленности, то создается очень высокий уро-
вень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов
многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
3. Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его
внешней средой. На него оказывают влияние условия формирова-
ния поверхностного или подземного водного стока, разнообраз-
ные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное
строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятель-
ность человека. Последствием этих влияний является привнесе-
ние в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загряз-
нителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в
водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от
подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое,
физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязне-
ние представляет собой изменение естественных химических
свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных при-
месей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,
глинистые частицы), так и органической природы (нефть и неф-
тепродукты, органические остатки, поверхностноактивные ве-
щества, пестициды).
Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями
пресных и морских вод являются разнообразные химические сое-
динения, токсичные для обитателей водной среды. Это соедине-
ния мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Боль-
шинство из них попадает в воду в результате человеческой дея-
тельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а за-
тем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным ор-
ганизмам. Токсический эффект некоторых наиболее распростра-
ненных загрязнителей гидросферы представлен в таблице:
ВЕЩЕСТВО ПЛАНКТОН РАКООБРАЗНЫЕ МОЛЛЮСКИ РЫБЫ
1. Медь +++ +++ +++ +++
2. Цинк + ++ ++ ++
3. Свинец - + + +++
4. Ртуть ++++ +++ +++ +++
5. Кадмий - ++ ++ ++++
6. Хлор - +++ ++ +++
7. Роданид - ++ + ++++
8. Цианид - +++ ++ ++++
9. Фтор - - + ++
10. Сульфид - ++ + +++
Степень токсичности (примечание):
- - отсутствует
+ - очень слабая
++ - слабая
+++ - сильная
++++ - очень сильная
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразите-
лям водной среды можно отнести неорганические кислоты и осно-
вания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных сто-
ков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до зна-
чений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской
воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Сре-
ди основных источников загрязнения гидросферы минеральными
веществами и биогенными элементами следует упомянуть предпри-
ятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых
земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году
возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содер-
жащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у
берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за преде-
лы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижа-
ет первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие
фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются
в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее
миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее
включением в трофические цепи водных организмов. Так, печаль-
ную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнару-
женную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу,
выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбра-
сывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое
значение для обитателей водной среды имеют не только мине-
ральные, биогенные элемнты, но Далее
и органические остатки. Вынос
в океан органического вещества оценивается в 300 - 380
млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического
происхождения или растворенное органическое вещество, пагуб-
новлияютна состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают
дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедея-
тельность данных микроорганизмов, участвующих в процессесамо-
очищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться
вредные соединения и отравляющие вещества, такие как серово-
дород, которые привогдят к загрязнению всей воды в реке. На-
личие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь
воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных са-
нитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является
содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное
действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе со-
действуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-
активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - обра-
зуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газооб-
мену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщен-
ности воды кислородом. Значительный объем органических ве-
ществ, большинство из которых не свойственно природным водам,
сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стока-
ми. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается
во всех промышленных странах. Информация о содержании некото-
рых органических веществ в промышленных сточных водах предос-
тавлена ниже:
ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ
МЛН.Т./ГОД
1. Нефтепродукты 26,563
2. Фенолы 0,460
3. Отходы производств
синтетических волокон 5,500
4. Растительные органические остатки 0,170
5. Всего 33,273
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замед-
ленным строительством очистных сооружений или их неудовлетво-
рительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются
бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с
замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать
средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органи-
ческими отходами, становится практически непригодной для
питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только
тем, что являются источником некоторых болезней человека
(брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для
своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды
поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание
растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходи-
мого для жизни морских и пресноводных организмов.
4. Проблема загрязнения Мирового океана
(на примере ряда органических соединений)
Нефть и нефтепродукты
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость,
имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорис-
ценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифв-
тических и гидроароматических углеводородов. Основные компо-
ненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4
класса:
а) Парафины (алкены). - (до 90% от общего состава) - устой-
чивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветв-
ленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают макси-
мальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины. - ( 30 - 60% от общего состава) насыщен-
ные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце.
Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бицик-
лические и полициклические соединения этой группы. Эти соеди-
нения очень устойчивы и плохо
|
