Навчальний посібник: Екологічні проблеми хімічної технології. Екологічні проблеми

Підприємства хімічної промисловості розташовані у більшості регіонів Російської Федерації та випускають великий спектр продукції для задоволення потреб усіх галузей промисловості, сільського господарства та населення. Хімічний комплекс РФ включає 26 галузей хімічної, нафтохімічної, агрохімічної та мікробіологічної промисловості. Різноманітність продукції, застосовуваних технологій та видів сировини визначає широкий спектр забруднювачів атмосферного повітря, водних басейнів та ґрунтів. Ряд викидів, скидів та відходів виробництва характеризується суттєвими обсягами, високою токсичністю та утворення відходів. У деяких населених пунктах вплив підприємств хімічного комплексу на довкілля є домінуючим.

В останні роки обсяги викидів, скидів та утворення відходів суттєво зменшилися, що більшою мірою пояснюється спадом виробництва та меншою – здійсненням природоохоронних заходів.

Через різноманітність технологічних процесів хімічна промисловість є однією з найважчих для придушення викидів.

Основними джерелами шкідливих викидів в атмосферу в промисловості є виробництво кислот (сірчаної, соляної, азотної, фосфорної та ін.), виробництво гумотехнічних виробів, фосфору, пластичних мас, барвників та миючих засобів, штучного каучуку, мінеральних добрив, розчинників (толуолу, ацетону, фенолу, бензолу), крекінг нафти.

Вирішення екологічних проблем у галузі ускладнене експлуатацією значної кількості морально та фізично застарілого обладнання, з якого 60% експлуатується понад 10 років, до 20% – понад 20 років, 10% – понад 30 років.

Слід зазначити, що у цій промисловості зберігається високий рівень очищення викидів шкідливих речовин (понад 90%). Структура викидів характеризується такими даними: тверді речовини (зола мазутна, вугільна, білок пилу БВК, пил неорганічний) – 13,4% загальної кількості викидів, рідкі та газоподібні речовини – 86,6%, у тому числі оксид вуглецю – 32,6% , леткі органічні сполуки -г-24,4; діоксид сірки – 19,3, оксиди азоту – 8,8, вуглеводні – 4,8%. Викиди діоксидів сірки, оксидів азоту, оксидів вуглецю більшою мірою пов'язані з роботою ТЕЦ та котелень, що входять до складу підприємств комплексу.

Основна кількість оксидів азоту та діоксидів сірки викидається підприємствами агрохімічної промисловості, оксиду вуглецю - содовою промисловістю, мазутної золи - мікробіологічною промисловістю, сірковуглецю та сірководню - промисловістю хімічних волокон, аміаку - агрохімічної промисловістю, хлорорганіки - хлорної хлору шинною промисловістю.

Крім того, для виробництв хімії та нафтохімії характерними є викиди металевої ртуті, які становлять близько половини загального обсягу викиду цієї речовини промисловістю Росії, а також оксиду ванадію (V) та шестивалентного хрому, що належать до речовин I класу небезпеки.

Із загального обсягу використання підприємствами хімічного комплексу води 62% посідає хімічну промисловість, 29,2% на нафтохімічну і 9,8% на мікробіологічну. Економія свіжої води за рахунок використання оборотних систем склала 90% (від 96% у промисловості синтетичного каучуку до 64% ​​у мікробіологічній).

Скидання забруднених стічних вод у 1994 р. склало 1,62 км 3 , стічними водами скидаються нафтопродукти, зважені сульфати, фосфор загальний, ціаніди, роданіди, кадмій, кобальт, марганець, мідь, нікель, ртуть, свинець, рт. сірковуглець, спирти, бензол, формальдегід, фурфурол, фенол, ПАР, пестициди.

У хімічній та нафтохімічній промисловості щорічно утворюється 125 млн т відходів, з яких використовується близько 30%. Щорічно на підприємствах галузі не використовується понад 90 млн. т відходів, з яких знищується (спалюється та вивозиться на звалища) понад 30 млн. т (сірчана та соляна кислоти, розчинники, кубові залишки) та понад 50 млн. т (шлам дистильованої суспензії, фосфогіпс, вапняні та гіпсові відходи) складуються у спеціально відведених місцях.

Понад 7,8 млн. т відходів, або 73% від загальної їх кількості за хімічним комплексом, утворилося в агрохімічній промисловості. У переважній частині це відходи IV класу небезпеки, основні види яких – фосфогіпс, виробництво фосфорної кислоти та галітові відвали флотаційного збагачення хлориду кальцію. Складено 86 та 105 млн. т відповідно. Зберігання пов'язане з відчуженням значних площ і закиснення грунтів. Апробовані технології промислової переробки фосфогіпсу поширення не знайшли: попит на будівельні матеріали виявився обмеженим.

За даними Держкомстату РФ, підприємства хімічної та нафтохімічної промисловості вносять невеликий валовий внесок у забруднення атмосферного повітря Росії - Хз усіх викидів у Росії від стаціонарних джерел. Таку саму частку становлять викиди рідких та газоподібних речовин. Водночас найбільш істотна частка галузі з викидів металевої ртуті (близько половини загальноросійського обсягу).

На частку галузі припадає менше 5% обсягу використовуваної свіжої води в РФ і 6% обсягу скидання стічних вод у поверхневі водойми.

Галузі мають певне значення обсягом скидання забруднення стічних вод у природні водні об'єкти Росії - X загальнопромислового скидання стічних вод цієї категорії. Практично такий самий внесок галузі за обсягом скидання нормативно-очищених стічних вод.

Діяльність компанії БАСФ охоплює виробництво сировини та енергетичних ресурсів, різноманітних хімікатів, продуктів для сільського господарства, пластмас, барвників, текстильно-допоміжних речовин, а також таких продуктів для споживача, як лаки, фарби, інформаційні системи та ліки.

З основної сировини – нафти, газу, сірки тощо. фірма виробляє понад 8 тис. різних продуктів. Велика кількість побічних продуктів, які при цьому виходять, не знищуються, а є вихідною сировиною для інших виробництв.

Корпоративна стратегія

Вже 1985 р. фірма БАСФ однією з перших своєї діяльності стала керуватися " основним законом " , спрямованим вирішення проблем довкілля. Встановлені правила увійшли до корпоративної стратегії, яка є обов'язковою для всіх виробництв БАСФ незалежно від їх географічного розташування.

З цих корпоративних правил особливо наголосимо на наступних:

• Дотримання принципів Стійкого Розвитку.

Концепція "Стійкого Розвитку" була сформульована на конференції ООН у 1992 р. у Ріо-де-Жанейро і передбачає процес, що відповідає економічним, екологічним та соціальним потребам сучасного суспільства, одночасно даючи можливість і майбутнім поколінням досягати своїх цілей.

• Участь в ініціативі "Відповідальна Турбота" ("Responsible Care") - Програмі світових виробників хімічної продукції, яка передбачає цілу низку добровільно виконуваних заходів, спрямованих на збереження довкілля, забезпечення безпеки та здоров'я.
• Економічні інтереси не мають пріоритету перед питаннями безпеки, здоров'я та охорони навколишнього середовища
• Випуск продуктів, які безпечно виробляти, використовувати, знищувати
• Мінімальний вплив на екологію при виробництві, зберіганні, транспортуванні та використанні продуктів
• Допомога споживачам у безпечному використанні продуктів
• Постійний розвиток науки та технологій для підвищення безпеки та захисту навколишнього середовища.

З цих правил ясно, що фірма БАСФ вважає питання безпеки та захисту здоров'я та навколишнього середовища виключно важливими та пріоритетними як на вже діючих виробництвах, так і при розробці нових продуктів та процесів.

Заходи щодо зменшення викидів

Витрати фірми, пов'язані із захистом довкілля, лише 1998 року становили понад 1,5 млрд. марок. (Рис.1). Одним із прикладів успіхів фірми в цій діяльності може бути зменшення викидів на головному підприємстві БАСФ у Людвігсхафені, Об `єм?яких у останні роки зменшився на порядок (рис.2).

Комплексний та інтегрований характер хімічного виробництва, що включає тільки на майданчику в Людвігсхафені близько 350 цехів, пред'являє особливі вимоги до екологічного моніторингу. Останній складається з моніторингу навколишнього середовища (моніторинг повітря, шуму, якості води, ґрунту в 43 місцях усередині та зовні майданчика), менеджменту енерго- та водоспоживання та менеджменту відходів та стоків. Для утилізації відходів на БАСФ використовується найбільша в Європі спеціальна фабрика, у 8 печах якої переробляються щорічно по 200 тис. тонн відходів.

Концепція екологічної безпеки спирається на кваліфікований, добре навчений персонал, сучасні технології виробництва з найвищими стандартами безпеки для всіх країн, де БАСФ має виробництво.

Ці стандарти, що включають і мінімізацію відходів, закладаються вже на стадії проектування, що дозволяє уникнути відходів виробництва, зменшити їх або переробити.

Приклади розв'язання екологічних проблем.

Розглянемо кілька прикладів з досвіду фірми в галузі каталітичної хімії та технологічних хімікатів.

Фірма БАСФ виробляє каталізатори для окислення газів різних, у тому числі і хімічних виробництв. Застосування цих каталізаторів спричинило зменшення небажаних викидів в атмосферу. Останнім часом фірма розробила нові стільникові каталізатори для видалення діоксинів, які з успіхом застосовуються не тільки в хімічній промисловості, але і при переробці відходів на сміттєспалювальних заводах у багатьох містах світу.

У хімічному виробництві використання основних принципів каталізу дуже ефективно, оскільки дозволяє підвищити селективність процесу за одночасного зменшення енергетичних витрат. У сьогоднішній хімічній промисловості каталізатори відіграють ключову роль близько 80% різних процесів. Одним із прикладів суттєвого прогресу, якого було досягнуто фірмою в галузі зменшення шкідливого впливу побічних продуктів на екологію, може бути каталізатор синтезу акрилової кислоти. Остання широко використовується під час виробництва дисперсій?,лаків, суперабсорбентів та ін. Синтез акрилової кислоти із пропілену відбувається за участю двох каталітичних стадій. За 25 років досліджень кількість небажаних побічних продуктів зменшилась на 75%. Позитивна дія каталізатора виявилося як у повнішому використанні вихідної сировини за цільовим призначенням (збільшення селективності), так і в утворенні меншої кількості відходів, що призвело до істотного зниження споживання енергії. Останнє пов'язано з тим, що знизилися витрати на стадіях ректифікації та екстракції. Крім того, виявилося можливим регенерувати відпрацьований каталізатор.

Ще один приклад – виробництво вінілхлориду на майданчику БАСФ в Антверпені. Цех вінілхлориду було пущено в експлуатацію понад 30 років тому, тому виникла потреба повної його модернізації, пов'язана також із тим, що закінчувався термін експлуатації, дозволений фламандським законодавством. Важливий напівпродукт у виробництві вінілхлориду – дихлоретан, одержуваний оксихлоруванням етилену у присутності НСl та повітря. Цей процес супроводжується утворенням побічних газів: СО, хлорвуглеводнів. Крім того, в реакційній суміші міститься азот з повітря. Для того, щоб зменшити кількість газів, було вирішено використовувати як окислювач кисень.

Після модернізації з обладнання залишилися лише реактори та деякі вузли теплообмінного обладнання, все інше було замінено.

В даний час на цьому виробництві утворюється істотно менше побічних газів, крім того, використовується на 20% більше, ніж раніше, НСl із сусідніх цехів, який до модернізації не утилізувався.

Вода, що утворюється в процесі, забруднена хлорорганічними сполуками. Для зменшення негативного впливу на навколишнє середовище було вирішено встановити додаткову колону – регенератор, де відбувається видалення хлорорганіки.

На цьому виробництві використовується також охолодна вода, яка до модернізації цеху прямувала безпосередньо в басейн порту, що знаходиться поруч. Після проведення необхідних інженерних робіт було створено подвійну замкнуту систему, яка повністю запобігає можливості потрапляння органічних речовин у морську воду. Було встановлено також два нових сховища рідкого дихлоретану ємністю по 8 тис. м 3 з подвійним. обічайкою? для більшої безпеки. Необхідні поліпшення зроблено й у системі управління виробництвом. Загалом у цей проект було інвестовано близько 70 млн. марок.

Розглянемо один приклад, пов'язаний із видаленням кислих технологічних газів. Це вельми енергоємний процес, який, до того ж, зазвичай призводить до глибокої корозії обладнання. У зв'язку з цим фірма БАСФ розробила процес аMDEA (активований метилдіетаноламін), що забезпечує високу продуктивність, мале енергоспоживання та збільшення корозійної стійкості обладнання. На цей час цей процес використовують понад 100 установок і ще кілька агрегатів проектуються, реконструюються, або будуються.

Функціональний принцип методу аMDEA заснований на високій поглинаючій здатності третинного аміну (N-метил-діетаноламіну) по відношенню до кислих газів CO 2 і H 2 S. Можливість зміни концентрації активатора в широких межах дозволяє використовувати переваги як хімічного, так і фізичного методів очищення. Висока розчинність кислих газів призводить до зниження енергетичних витрат, а мала розчинність інертів сприяє більш тонкому очищенню. До інших переваг розчинника слід віднести високу хімічну та термічну стабільність, невеликий тиск насиченої пари, що значно зменшує втрати розчинника. Низька корозія, що досягається підбором оптимального активатора, знімає необхідність використання інгібіторів корозії, позитивно позначається на економіці всього процесу та зводить до мінімуму негативний вплив на довкілля.

У галузі технологічних хімікатів, вироблених фірмою БАСФ, крім аMDEA чудово себе зарекомендував ще один розчинник – N-метилпіролідон (NMP). Область його застосування – промислове одержання вуглеводнів методом екстрактивної дистиляції. У цій технології використовується висока розчинність вуглеводнів NMP. У порівнянні з іншими технічними розчинниками NMP має ряд важливих переваг: він не утворює азеотропів з вуглеводнями і має високу термічну та хімічну стабільність. Крім того, порівняно з іншими екстрагентами N-метилпіролідон має більш сприятливі характеристики з точки зору токсикології та екології.

Інформування громадськості

Хоча хімія відіграє ключову роль у підтримці та покращенні якості життя, це не завжди визнається суспільством. Так, опитування громадської думки, проведене Європейською Радою з хімічної промисловості (CEFIC) у 1994 р., показало, що близько 60% опитаних мали негативне відношення до хімічної промисловості. Тільки один із трьох опитаних вважає, що хімічна промисловість дбає про навколишнє середовище, і менше половини вірять у те, що в рамках галузі ведуться дослідження та впроваджуються технології, які вирішують екологічні проблеми.

Для того, щоб виправити цей перекіс у громадській думці, фірма БАСФ робить все можливе в інформуванні співробітників, споживачів і суспільства про безпечне використання та роботу з хімічними продуктами, а також про зусилля, що вживаються з вирішення екологічних проблем. Періодично публікуються звіти фірми, де детально описані як нинішній стан екології з виробництва, і екологічні цілі БАСФ у майбутньому.

Традицією стали зустрічі з представниками різних політичних партій, екологами, дні відкритих дверей, під час яких триває відкритий діалог з усіх питань, що становлять взаємний інтерес. У всіх цих контактах мета БАСФ полягає в тому, щоб привести інтереси фірми до гармонійного поєднання з потребами суспільства, що є ключовим для досягнення успіху в майбутньому.

Мурзін Д.Ю.

Згідно зі статистичними даними, екологічна ситуація у північному Криму залишає бажати кращого: за рівнем забруднення ґрунтів та вод автономія незначно поступається областям із розвиненою промисловістю, у тому числі Криворізькому та Дніпровському регіонам.

Головним винуватцем ситуації, що склалася, багато хто вважає хімічну промисловість, представлену в північному Криму відразу кількома підприємствами, найбільшими з яких є ЗАТ «Кримський титан» і ВАТ «Кримський содовий завод».

В даний час основні екологічні проблеми хімічної промисловості північного Криму викликані нижченаведеними факторами:

• наявністю твердих виробничих відходів, що підлягають накопиченню, зберіганню та утилізації;
• забруднення вод, що використовуються у технологічному циклі;
• викидами в атмосферу відпрацьованих газів та пилу.

Непрямими екологічними проблемами хімічної промисловості північного Криму є:

• висока енергоємність виробництв, що позначається на екологічній ситуації загалом;
• використання природних ресурсів як гідромінеральної сировини.

В результаті перерахованих вище проблем підприємства хімічної промисловості змушені обмежувати виробництво. Зокрема, озеро Красне, яке використовується «Кримським содовим заводом» як накопичувач-випарник, вже заповнене до дозволеного рівня, що перешкоджає зростанню обсягів випуску продукції. Подібна ситуація спостерігається і на «Кримському титані»: площа накопичувачів кислот та шламу становить 42 кв. км, але цього замало повноцінного виробництва. Крім того, гостро постає проблема і з утилізацією фосфогіпсу – одного із видів токсичних відходів хімічного виробництва.

Всупереч галасу, піднятому засобами масової інформації навколо екологічних проблем хімічної промисловості північного Криму, твердження про бездіяльність підприємств хімгалузі позбавлені підстав. Доказом цього є багатомільйонні вкладення виробників у вирішення екологічних проблем. На сьогоднішній день хімпром як ніхто інший зацікавлений у зниженні рівня викидів та якнайшвидшій утилізації промислових відходів.

На даний час у північній частині Криму здійснюється постійний моніторинг стану довкілля. Примітно, що підприємства хімгалузі проводять регулярні перевірки силами власних підрозділів. Наприклад, на «Кримському титані» функціонує екологічний центр, завданням якого є реалізація природоохоронних заходів та оцінка впливу виробництва на довкілля. «Кримський содовий завод» також має в своєму розпорядженні сучасну лабораторію, за допомогою якої проводить інструментальні перевірки з метою встановлення рівня промислової забрудненості.

Результати таких дій легко оцінити за допомогою цифр. Наприклад, у 2010 році на «Кримському содовому заводі» рівень шкідливих викидів був знижений на 30% порівняно з 2009 роком, і це за відсутності спаду виробництва. Подібна динаміка спостерігається і на «Кримському титані»: недавно підприємство отримало міжнародний сертифікат ISO 14001:2008, що засвідчує відповідність виробництва екологічним стандартам.

Недооцінювати екологічні проблеми хімічної промисловості північного Криму не можна – вони є і вони об'єктивні. Однак вирішення цих проблем вимагає участі не тільки з боку виробників, а й з боку держави, яка досі виконувала роль пасивного спостерігача або караючого органу. Не секрет, що підприємства хімічної галузі є в північному Криму бюджетоутворюючими: податкові відрахування хімпрому вимірюються цифрами з десятками нулів. Таким чином, держава має пряму зацікавленість у вирішенні екологічних проблем, що обмежують зростання виробництва; Проте держава свою зацікавленість поки що не виявляє – здебільшого хімпром вирішує екологічні проблеми самостійно.

Хімічна промисловість - одна з галузей, що найбільш бурхливо розвиваються. Вона належить до галузей, що становлять основу сучасного науково-технічного прогресу. У структурі хімічної промисловості при всьому значенні основної хімії провідне становище перейшло до промисловості пластмас, хімічних волокон, барвників, фармацевтичних препаратів, миючих та косметичних засобів.

Реагенти і матеріали, що виробляються хімічною промисловістю, широко використовуються в технологічних процесах різних галузей господарства. У сучасну епоху хімічна промисловість стала свого роду індикатором, що визначає ступінь модернізації господарського механізму будь-якої країни.

У складі хімічної промисловості Росії доцільно виділити 5 груп виробництв:

• 1. Гірничо-хімічна промисловість, що включає видобуток первинної хімічної сировини.
• 2. Основна хімія, що спеціалізується з виробництва мінеральних добрив, кислот, соди та інших речовин, складових хіба що «їжу» інших галузей економіки.
• 3. Виробництво полімерних речовин.
• 4. Переробка полімерних матеріалів.
• 5. Різнорідна група інших, мало пов'язаних між собою галузей цієї індустрії: фотохімічна, побутова хімія тощо.
• 6. Побутова хімія - підгалузь хімічної промисловості, що отримала нині значний розвиток. Кожен так чи інакше завжди або користується «плодами» хімічної галузі промисловості, або стикається з діяльністю, що вимагає знань прийомів безпечного поводження з речовинами. Хороша господиня ніколи не поставить пляшечку з оцтовою кислотою поруч із іншими схожими ємностями для харчових продуктів. Освічена людина завжди читає інструкцію перед роботою з такими побутовими рідинами, як хлорний відбілювач або засоби для чищення скла, і знає, що після покриття підлоги новим лінолеумом або ковроліном завжди необхідно провітрювати приміщення. Все це – прийоми безпечного поводження з речовинами. Вміння приготувати розчини, знання способів очищення речовин, властивостей сполук, що найчастіше зустрічаються, вплив їх на здоров'я людини - все це підростаюче покоління дізнається на уроках хімії в школі. Основні проблеми розвитку галузі пов'язані з екологією. Слід зазначити, що в даний час розвиток промисловості, у тому числі хімічної істотно загострює екологічні проблеми. Науково-технічний прогрес розвиває продуктивні сили, покращує умови життя людини, підвищує її рівень. Водночас зростаюче втручання людини вносить у довкілля часом такі зміни, які можуть призвести до незворотних наслідків в екологічному та біологічному сенсі. Результатом активного впливу людини на природу є її забруднення, забруднення, виснаження. Внаслідок господарської діяльності людини змінюється газовий склад та запиленість нижніх шарів атмосфери. Так, при викиді відходів промислового хімічного виробництва в атмосферу потрапляє велика кількість завислих частинок та різноманітних газів. Високоактивні в біологічному відношенні хімічні сполуки можуть викликати ефект віддаленого впливу на людину: хронічні запальні захворювання різних органів, зміни нервової системи, вплив на внутрішньоутробний розвиток плода, що призводить до різних відхилень у новонароджених. Наприклад, за даними Волгоградського центру гідрометеорології, за останні 5 років рівень забруднення пилом, оксидами азоту, сажею, аміаком, формальдегідом збільшився в 2-5 разів. Здебільшого це відбувається через недосконалість технологічних процесів. Високе забруднення хлористим воднем і хлорорганічними речовинами у південній промзоні Волгограда пояснюється частою відсутністю сировини на хімічних підприємствах, що призводить до роботи устаткування знижених навантаженнях, у яких дуже важко витримувати норми технологічного режиму.

Основний внесок у забруднення атмосфери міста Волгограда роблять підприємства нафтохімії (35%). Кількість шкідливих речовин, що викидаються підприємствами нафтохімії: сірководень – 0,4 тис. тонн на рік, фенол – 0,3 тис. тонн на рік, аміак – 0,5 тис. тонн на рік, хлористий водень – 0,2 тис. тонн на рік на рік.

Все зазначене пояснюється рядом факторів, починаючи від низької якості вихідної сировини і закінчуючи незадовільним станом технологічного обладнання та пилогазоуловлювальних пристроїв у цілому по підприємствах.

Величезну шкоду заплаві завдають промислові підприємства, наприклад, ВО «Хімпром», «Каустик», азотно-кисневий завод Волжського, завод органічного синтезу, численні ставки-накопичувачі інших підприємств. Особлива шкода завдається ґрунтам зі зниженим вмістом гумусу та органіки, а також карбонатним чорноземам. Вони як клеючих речовин можуть переважати тонкі фракції карбонатів, нестійкі до впливу кислотних опадів. А видалення фракції ліпідів під впливом органічних розчинників, що викидаються підприємствами в атмосферу, може разом з іншими факторами призвести до втрати агрономічно цінної структури поливних земель та виведення їх із сільськогосподарського вживання. Через ґрунт хімічні речовини можуть потрапляти у продукти харчування, воду та повітря.

Відходи промислового виробництва надходять у водоймища і швидко руйнують екологічні зв'язки, що складалися у природі тисячоліттями. При хронічних впливах відбувається деградація водних екосистем, розташованих у районі розміщення накопичувачів рідких відходів. Хімічні речовини, що містяться в стічних водах, можуть мігрувати в підземні води і далі надходити у відкриті водойми. Так, із накопичувачів стічних вод до підземних вод надходило понад 50%, у Світовий океан - 38% від числа виявлених (у стічних водах) компонентів. Рідкі стоки хімічних виробництв надають несприятливий вплив і процеси природного самоочищення води морів і океанів. Таким чином, порушення регламенту очищення стічних вод та розміщення стічних вод у накопичувачах та випарниках супроводжується інтенсивним забрудненням об'єктів навколишнього середовища, зокрема морів та океанів планети.

Слід зазначити, що останні 5-7 років якість вод нашої країни дещо покращилася. Це тим, що багато провідних промислових підприємств згорнули свої виробничі програми. Так було в 1980-91 гг. у воді Волги ртуть визначалася не більше 0,013-0,069 мк/л, значно перевищуючи ГДК. Потім (до 1995) ртуть виявлялася в менших концентраціях - до 0,0183 мкг/л, а після 1996 не виявлялася. Нині багато (але не всі!) показники Волги з погляду господарського та культурно-побутового водокористування не перевищують ГДК.

Екологічні проблеми можливо вирішити лише за умови стабілізації економічного становища та створення такого економічного механізму природокористування, коли плата за забруднення навколишнього середовища відповідатиме витратам на її повне очищення.

У цілому нині, можна назвати такі напрями вирішення екологічних проблем, створюваних хімічної промисловістю:

• · Дотримання нормативів, державних стандартів та інших нормативних документів у галузі охорони навколишнього середовища;
• · Робота очисних споруд, засобів контролю;
• · Виконання планів та заходів з охорони навколишнього середовища;
• · Дотримання вимог, норм і правил при розміщенні, будівництві, введенні в експлуатацію, експлуатації виведення з експлуатації об'єктів хімічної промисловості;
• · Виконання вимог, зазначених у висновку державної екологічної експертизи.

Екологічні проблеми

Вчитель хімії МОУСОШ №9 Шапкіна Ж.А.

«ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ СЕРЕДОВИЩА ПРОМИСЛОВІСТЬЮ»

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з того часу, як з'явилося високо-індустріальне суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився обсяг цього втручання, воно стало різноманітнішим і зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Витрата невідновних видів сировини підвищується, дедалі більше орних земель вибуває з економіки, тож на них будуються міста та заводи. Людині доводиться дедалі більше втручатися у господарство біосфери – тієї частини планети, де існує життя. Біосфера Землі нині піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити кілька найбільш суттєвих процесів, кожен з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті.

Найбільш масштабним і значним є хімічне забруднення середовища невластивими речовинами хімічної природи. Серед них газоподібні та аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу атмосфері. Подальший розвиток цього процесу посилюватиме небажану тенденцію у бік підвищення середньорічної температури на планеті. Викликає тривогу у екологів і забруднення Світового океану, що продовжується, нафтою і нафтопродуктами, що досягло вже 1/5 його загальної поверхні.

Нафтове забруднення таких розмірів може викликати суттєві порушення газо-і водообміну між гідросферою та атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення ґрунту пестицидами та її підвищена кислотність, що веде до розпаду екосистеми. У цілому нині розглянуті чинники, яким можна приписати забруднюючий ефект, надають помітний вплив на процеси, які у біосфері.

Розвиток промисловості та транспорту, збільшення населення, проникнення людини в космос, інтенсифікація сільського господарства (застосування добрив та засобів захисту рослин), розвиток нафтопереробної промисловості, поховання небезпечних хімічних речовин на дні морів та океанів, а також відходів атомних електростанцій, випробування ядерної зброї – все це джерела глобального і збільшення забруднення природного середовища – землі, води, повітря.

Все це результат великих винаходів та завоювань людини.

В основному є три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного з цих джерел у загальному забрудненні повітря сильно відрізняється залежно від місця. Зараз загальновизнано, що найбільше забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднень – теплоелектростанції, які разом із димом викидають у повітря сірчистий та вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, що викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки та сполуки ртуті та миш'яку; хімічні та цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють у повітря внаслідок спалювання палива потреб промисловості. Опалення житла, роботи транспорту, спалювання та переробки побутових та промислових відходів. Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, що надходять безпосередньо в атмосферу, і вторинні, що є результатом перетворення останніх.

Так, сірчистий газ, що надходить в атмосферу, окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали амонію сульфату. Подібним чином, у результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами та компонентами атмосфери утворюються інші вторинні ознаки.

Основними шкідливими домішками є такі:

а) Оксид вуглецю . Виходить при неповному згорянні вуглецевих речовин. У Повітря він потрапляє внаслідок спалювання твердих відходів, з вихлопними газами та викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менше ніж 250млн.т. Оксид вуглецю є сполукою, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери, і сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.

б) Сірчистий ангідрид . Виділяється в процесі згоряння сірковмісного палива або переробки сірчистих руд. Частина сполук сірки виділяється при горінні органічних залишків гірничорудних відвалів. Тільки США загальна кількість викинутого у повітря сірчистого ангідриду становило 65% від загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид . Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кіненим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових смолоскипів хімічних підприємств відзначається при низькій хмарності та високій вологості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менше 1 км від таких підприємств, зазвичай бувають густо усіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Підприємства кольорової та чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

г) Сірководень та сірковуглець . Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду є підприємства із виготовлення штучного волокна, цукру; коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами зазнають повільного окислення до сірчаного ангідриду.

д) Окиси азоту . Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту, нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що надходять в атмосферу, становить 20 млн т/рік.

е) З'єднання фтору . Джерелами забруднення є підприємства з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторвмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук – фтороводню або пилу фториду кальцію та натрію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) З'єднання хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, пестициди, що містять хлор, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішки молекул хлору та парів соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук та їх концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну та при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів та отруйних газів. Так, у розрахунку на однутонну чавуну виділяється крім 2,7 кг сірчистого газу та 4,5 кг пилових частинок визначальних кількість сполук миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, парів ртуті та рідкісних металів, смоляних речовин та ціаністого водню.

Аерозольне забруднення атмосфери Аерозолі – це тверді або рідкі частинки, що знаходяться у зваженому стані у повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а люди викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів утворюється в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних частинок становить 1-5 мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб. пилоподібних частинок штучного походження Багато пилових частинок утворюється також у ході виробничої діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведені нижче.

ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС ВИКИНУ ПИЛУ

(млн.т./рік)

1. Спалювання кам'яного вугілля 93,60

2. Виплавлення чавуну 20,21

3. Виплавлення міді (без очищення) 6,23

4. Виплавлення цинку 0,18

5. Виплавлення олова (без очищення) 0,004

6. Виплавлення свинцю 0,13

7. Виробництво цементу 53,37

Основними джерелами штучних забруднень аерозольних повітря є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні заводи. Аерозольні частинки від цих джерел забруднення відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Найчастіше в їхньому складі виявляються сполуки кремнію, кальцію та вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молі а також азбест. Ще більша різноманітність властиво органічному пилу, що включає аліфатичні та ароматичні вуглеводні солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних та інших підприємствах. Постійними джерелами аерозольного забруднення є промислові відвали - штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, що утворюються при видобутку корисних копалин або відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Джерелом пилу та отруйних газів є масові вибухові роботи. Так, внаслідок одного середнього за масою вибуху (250 – 300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2тис.куб.м. умовного оксиду вуглецю та понад 150 тонн пилу. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів є джерелом забруднення атмосфери пилом.

До атмосферних забруднювачів відносяться вуглеводні – насичені та ненасичені, що включають від 1 до 13 атомів вуглецю. Вони піддаютьсярізним перетворенням, окисленню, полімеризації. Взаємодіючи з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячної радіації. В результаті цих реакцій утворюються перекисні сполуки, вільні радикали, сполуки вуглеводнів з оксидами азоту та сірки та часто у вигляді аерозольних частинок. За деяких погодних умов можуть утворюватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних та аерозольних домішок у приземному шарі повітря. Зазвичай це відбувається в тих випадках, коли в шарі повітря над джерелами газопилової емісії існує інверсія - розташування шару холоднішого повітря під теплим, що перешкоджає повітряним масам і затримує перенесення домішок вгору. В результаті шкідливі викиди зосереджуються підшаром інверсії, вміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин утворення невідомого в природі фотохімічного туману.

Фотохімічний туман (смог) – являє собою багатокомпонентну суміш газів та аерозольних частинок первинного та вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту та сірки, численні органічні сполуки, які називаються в сукупності фотооксидантами.

Фотохімічний зміг виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів та інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації та безвітря або дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі за потужної та протягом не менше доби підвищеної інверсії.

Змоги – нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анжелесом, Нью-Йорком та іншими містами Європи та Америки. За своїм фізіологічним впливом на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної та кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті жителів міста з ослабленим здоров'ям.

Хімічний забруднення природних вод.

Будь-яке водоймище або водне джерело пов'язане з навколишнім його зовнішнім середовищем. На нього впливають умови формування поверхневого або підземного водного стоку, різноманітні природні явища, індустрія, промислове та комунальне будівництво, транспорт, господарська та побутова діяльність людини. Наслідком цих впливів є привнесення у водне середовище невластивих їй речовин - забруднювачів, що погіршують якість води. Забруднення, що у водне середовище, класифікують по-різному, залежно від підходів, критеріїв і завдань. Так, зазвичай виділяють хімічне, фізичне та біологічне забруднення. Хімічне забруднення є зміною природних хімічних властивостей води з допомогою збільшення вмісту у ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні солі, кислоти, лугу, глинисті частки), і органічної природи (нафта і нафтопродукти, органічні залишки, поверхневоактивні речовини, пестициди).

Неорганічне забруднення. Основними неорганічними (мінеральними) забруднювачами прісних та морських вод є різноманітні хімічні сполуки, токсичні для мешканців водного середовища. Це сполуки миш'яку, свинцю, кадмію, ртуті, хрому, міді, фтору. Більшість із них потрапляє у воду внаслідок людської діяльності. Важкі метали поглинаються фітопланктоном, а потім передаються харчовим ланцюгом більш високоорганізованим організмам. Серед основних джерел забруднення гідросфери мінеральними речовинами та біогенними елементами слід згадати підприємства харчової промисловості та сільське господарство. Зі зрошуваних земель щорічно вимивається близько 6 млн.т. солей. До 2000 року можливе збільшення їх маси до 12млн.т./год. Відходи, що містять ртуть, свинець, мідь локалізовані в окремих районах біля берегів, проте деяка їх частина виноситься далеко за межі територіальних вод. Забруднення ртуттю значно знижує первинну продукцію морських екосистем, пригнічуючи розвиток фітопланктону. Відходи, що містять ртуть, зазвичай накопичуються в донних відкладах заток або естуаріях річок. Подальша її міграція супроводжується накопиченням метилової ртуті та її включенням до трофічних ланцюгів водних організмів. Так, сумну популярність набула хвороба Мінамата, вперше виявлену японськими вченими у людей, які вживають рибу, виловлену в затоці Мінамата, в яку безконтрольно скидали промислові стоки з техногенною ртуттю.

Шкідливу дію надають усі забруднення, які так чи інакше сприяють зниженню вмісту кисню у воді. Поверхнево активні речовини - Жири. Мастила, мастильні матеріали – утворюють на поверхні води плівку, яка перешкоджає газообміну між водою та атмосферою, що знижує ступінь насиченості води киснем.

ЗАБРУДНІ РЕЧОВИНИ – КІЛЬКІСТЬ У СВІТОВОМУ СТОКУ, млн.т./рік:

1. Нафтопродукти – 26,563

2. Феноли – 0,460

3. Відходи виробництв синтетичних волокон – 5,500

4. Рослинні органічні залишки – 0,170

5. Усього – 33,273

У зв'язку зі швидкими темпами урбанізації та дещо уповільненим будівництвом очисних споруд або їх незадовільною експлуатацією, водні басейни та ґрунт забруднюються побутовими відходами. Якщо побутові стічні води надходять у водойму в дуже великих кількостях, то вміст розчинного кисню може знизитися нижче рівня, необхідного для життя морських та прісноводних організмів.

Проблема забруднення Світового океану (з прикладу низки органічних сполук).

Нафта та нафтопродукти є найбільш поширеними забруднюючими речовинами у Світовому океані. На початку 80-х в океан щорічно надходило близько 6 млн.т. нафти, що становило 0,23% світового видобутку. Найбільші втрати нафти пов'язані з транспортуванням її з районів видобутку. Аварійні ситуації, зливання за борт танкерами промивних та баластових вод – все це зумовлює присутність постійних полів забруднення на трасах морських шляхів.

Пестицидискладають групу штучно створених речовин, що використовуються для боротьби зі шкідниками та хворобами рослин.

Пестициди поділяються на такі групи: інсектициди– для боротьби зі шкідливими комахами, фунгіциди та бактерициди – для боротьби з бактеріальними хворобами рослин, гербіциди- Проти бур'янів. Встановлено, що пестициди, знищуючи шкідників, шкодять багатьом корисним організмам і підривають здоров'я біоценозів. Промислове виробництво пестицидів супроводжується появою великої кількості побічних продуктів, що забруднюють стічні води. У водному середовищі найчастіше зустрічаються представники інсектицидів, фунгіцидів та гербіцидів.

Канцерогенні речовини – це хімічно однорідні сполуки, що виявляють трансформуючу активність та здатність викликати канцерогенні, тератогенні (порушення процесів ембріонального розвитку) або мутагенні зміни в організмах. Залежно від умов впливу вони можуть призводити до інгібування зростання, прискорення старіння, порушення індивідуального розвитку та зміни генофонду організмів. До речовин, що мають канцерогенні властивості, відносяться хлоровані аліфатичні вуглеці, вінілхлорид, і особливо, Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ).

Скидання відходів у море з метою поховання (дампінг) .

Багато країн, що мають вихід до моря, виробляють морське поховання різних матеріалів і речовин, зокрема ґрунту, вийнятого при днопоглиблювальних роботах, бурового шлаку, відходів промисловості, будівельного сміття, твердих відходів, вибухових та хімічних речовин, радіоактивних відходів.

Обсяг поховань становив близько 10% від усієї маси забруднюючих речовин, що у Світовий океан. Підставою для дампінгу в морі служить можливість морського середовища до переробки великої кількості органічних та неорганічних речовин без особливої ​​шкоди для води. Однак ця здатність не безмежна. Тому дампінг розглядається як вимушений захід, тимчасова данина суспільства недосконалості технологій.

При організації системи контролю над скиданнями відходів у морі вирішальне значення має визначення районів дампінгу, визначення динаміки забруднення морської води та донних відкладень. Для виявлення можливих обсягів скидання у морі необхідно проводити розрахунки всіх забруднюючих речовин у складі матеріального скидання.

Теплове забруднення поверхні водойм та прибережних морських акваторій внаслідок скидання нагрітих стічних вод електростанціями та деякими промисловими виробництвами. Скидання нагрітих вод у багатьох випадках зумовлює підвищення температури води у водоймах на 6-8 градусів за Цельсієм. Площа плям нагрітих вод у прибережних районах може досягати 30 кв. Це перешкоджає водообміну між поверхневим та донним шаром. Розчинність кисню зменшується, а споживання його збільшується, оскільки зі зростанням температури посилюється активність аеробних бактерій, що розкладають органічні речовини.

Забруднення грунту.

Ґрунтовий покрив Землі є найважливішим компонентом біосфери. Саме ґрунтова оболонка визначає багато процесів, що відбуваються в біосфері.

Найважливіше значення грунтів полягає у акумулюванні органічної речовини, різних хімічних елементів, і навіть енергії. Ґрунтовий покрив виконує функції біологічного поглинача, руйнівника та нейтралізатора різних забруднень. Якщо ця ланка буде зруйновано, то функціонування біосфери, що склалося, незворотно порушиться. Саме тому надзвичайно важливим є вивчення глобального біохімічного значення ґрунтового покриву, його сучасного стану та зміни під впливом антропогенної діяльності.

Відкриття пестицидів – хімічних засобів захисту рослин та тварин від різних шкідників та хвороб – одне з найважливіших досягнень науки. Сьогодні у світі на 1 га наноситься 300 кг хімічних засобів. Однак внаслідок тривалого застосування пестицидів у сільському господарстві, медицині (боротьба з переносниками хвороб) майже повсюдно відрізняється зниженням їх ефективності внаслідок розвитку резистентних рас шкідників та поширення «нових» шкідливих організмів, природні вороги та конкуренти яких були знищені пестицидами. У зв'язку з цим посилено вивчається доля пестицидів у ґрунтах та можливості їх знешкоджувати хімічними та біологічними способами. Дуже важливо створювати та застосовувати лише препарати з невеликою тривалістю життя, що вимірюється тижнями чи місяцями.

Одна з найгостріших глобальних проблем сучасності та найближчого майбутнього – це проблема зростаючої кислотності атмосферних опадів та ґрунтового покриву.

Райони кислих ґрунтів не знають посух, але їхня природна родючість знижена і нестійка; вони швидко виснажуються та врожаї на них низькі. Кислотні дощі викликають не лише підкислення поверхневих вод та верхніх горизонтів ґрунтів. Кислотність з низхідними потоками води поширюється на весь ґрунтовий профіль і викликає значне підкислення ґрунтових вод. Кислотні дощі виникають у результаті господарської діяльності людини, що супроводжується емісією колосальних кількостей оксидів сірки, азоту, вуглецю. Ці оксиди, надходячи в атмосферу, переносяться на великі відстані, взаємодіють з водою і перетворюються на розчини суміші сірчистої, сірчаної, азотистої, азотної та вугільної кислот, які випадають у вигляді «кислих дощів» на сушу, взаємодіючи з рослинами, ґрунтами, водами. Головними джерелами у атмосфері є спалювання сланців, нафти, вугілля, газу промисловості, сільському господарстві, у побуті. Господарська діяльність людини майже вдвічі збільшила надходження в атмосферу оксидів сірки, азоту, сірководню та оксиду вуглецю. Природно, що це позначилося підвищення кислотності атмосферних опадів, наземних і грунтових вод. Для вирішення цієї проблеми необхідно збільшувати обсяг систематичних вимірювань сполук, що забруднюють атмосферу на великих територіях.

Висновок.

Охорона природи – завдання нашого століття, проблема, що стала соціальною. Знову і знову ми чуємо про небезпеку, що загрожує навколишньому середовищу, але досі багато хто з нас вважає їх неприємним, але неминучим породженням цивілізації і вважають, що ми ще встигнемо впоратися з усіма труднощами, що виявилися. Однак вплив людини на навколишнє середовище набрав загрозливих масштабів. Щоб докорінно поліпшити становище, знадобляться цілеспрямовані та продумані дії. Відповідальна та дієва політика щодо навколишнього середовища буде можлива лише в тому випадку, якщо ми накопичимо надійні дані про сучасний стан середовища, обґрунтовані знання про взаємодію важливих екологічних факторів, якщо розробимо нові методи зменшення та запобігання шкоді, яку завдає Природа Людина.