Реферат: Химическое загрязнение окружающей среды
Разные организмы обладают различной чувствительностью к химическим веществам, поэтому время проявления тех или иных действий химических веществ для различных биосистем различно (см. Рис. 1).
Влияние на экосистему
Под действием химических веществ изменяются следующие параметры экосистемы:
* плотность популяции;
* доминантная структура;
* видовое разнообразие;
* изобилие биомассы;
* пространственное распределение организмов;
* репродуктивные функции.
Возможные последствия и формы вредного воздействия химических веществ на экосистему можно классифицировать в соответствии с рис. 2 ([1] стр. 184).
Меры, которые проводятся для минимизации риска использования химических продуктовДля минимизации риска использования химических продуктов в соответствии с уровнем наших знаний этой проблемы в странах ЕС в 1982 г. Был введен в действие так называемый “Закон о химических продуктах”. В процессе проверки его исполнения в течение нескольких лет проводились мероприятия по оптимизации технологий, биологических и физико-химических испытаний, а также по уточнению терминологии, стандартных веществ и методов отбора проб. Химический закон устанавливает правила допуска на рынок всех новых химических продуктов.
Технические мероприятия, используемые для предотвращения опасности промышленных выбросов
Для сокращения и уменьшения выбросов химических веществ на промышленных предприятиях необходимо проводить следующие меры:
Необходимо проектировать любое производство так, чтобы выбросы были заведомо минимальны.
Необходимо строго соблюдать технологические режимы производства.
Необходима обязательная герметизация оборудования на производствах, где присутствуют и получаются химические соединения (это касается не только химической промышленности).
Необходимо внедрение непрерывных технологических процессов и замкнутого круга производства, оборотного водопотребления.
Необходимо проводить меры по предотвращению аварий (например, планово-профилактический ремонт оборудования).
Борьба с потерями при транспортировке (предотвращение аварий газо- и нефтепроводов).
Борьба с эмиссией (выделением) промышленных газов в атмосферу.
Необходимо применение систем очистки сточных вод и борьбы с загрязнением.
Обязательная переработка и утилизация отходов, вторичное использование отходов.
Рассмотрим более подробно два последних пункта.
Борьба с загрязнением воды
Понимание необходимости регулируемого водоснабжения и обезвреживания сточных вод возникло очень давно. Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и “Cloaca maxima” - канализационную сеть. бассейна отстойника и тем самым предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения (“дортмундские колодцы” и “ эмские колодцы”).
Другим методом обезвреживания сточных вод была их очистка с помощью полей орошения, т. е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля. При Однако лишь в середине прошлого столетия начались разработка методов очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в городах.
Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой очистки заключалась в осаждении находящихся в сточных водах твердых частиц на дно просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались и осветлялись. И только после открытия в 1914 г. Биологического (живого) ила
Таблица 6. Физико-химическая очистка сточных вод ([1] стр. 153).
1 | Нейтрализация |
2 | Флокуляция (объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты) и осаждение |
3 | Умягчение сточных вод |
4 | Очистка скребками и перегонка |
5 | Адсорбция, ионный обмен, экстракция |
6 | Обратный осмос и ультрафильтрация |
7 |
Удаление аммиака биологические методы (нитрификация) физико-химические методы (очистка, ионный обмен, обратный осмос, отгонка с паром) |
8 |
Окислительная очистка сточных вод сжигание влажное окисление · H2O2 / Fe2+ (реагент Фентона) · O3 (озонирование) |
Таблица 7. Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую очистку ([1] стр.144).
Вещества и параметры |
Предельные значения |
Масла и жиры | < 75 мг / л |
Сульфиды | < 200 мг / л |
Осаждаемые вещества | < 125 мг / л |
Тяжелые металлы (например, Ni, Cr) | Менее предела токсичности для организмов |
pH | 5 -9 |
Температура |
< 36 оС |
Таблица 8. Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ (свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на хранение) ([1] стр.165).
Значение pH | 6,5 - 9,0 |
Сухой остаток | 20000 мл / л |
Нерастворимые вещества | 2000 мг / л |
Электрическая проводимость (20 оС) |
20000 мкСм / см |
Неорганические компоненты |
|
Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (в расчете на металл) | 8000 мг / л |
Соединения тяжелых металлов (в расчете на металл) | 10 мг / л |
Соединения железа (общее Fe) | 1000 мг / л |
NH4 |
1000 мг / л |
SO2- |
1500 мг / л |
HCO3 |
10000 мг / л |
Органические компоненты |
|
БПК (биохимическое потребление кислорода за 5 суток) | 4000 мг / л |
ХПК (химическое потребление кислорода) | 6000 мг / л |
Фенол | 50 мг / л |
Детергент | 50 мг / л |
Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом | 600 мг / л |
Органические кислоты отгоняемые водяным паром (в расчете на уксусную кислоту) | 1000 мг / л |
появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы очистки, в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах (табл. 6).
Сточные воды предприятий (например, нефтеперерабатывающих) вначале подвергаются физико-химической очистке, а затем биологической. Содержание вредных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку не должно превышать определенных значений (табл. 7).
Утилизация отходов.
При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:
Снижение количества отходов уже в процессе производства продукции.
Уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе.
Широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов.
Удаление остающихся после переработки отходов с минимально возможным риском для окружающей среды и здоровья человека.
Виды утилизации отходов:
* складирование;
* сжигание;
* компостирование (неприменим для отходов, содержащих токсичные вещества);
* пиролиз.
Таблица 9. Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора (мг / л) ([1] стр.158).
Вредные вещества | Содержание в неочищенных дымовых газах |
HCl | 400...1150 |
HF | 2...20 |
SO2 |
200...800 |
NOх |
150...400 |
CO | 20...600 |
Органические вещества | 300...500 |
Пыль | 800...15000 |
Таблица 10. Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих топочных газах 88 мг / м3 ) ([1] стр.159).
Состав пыли |
Концентрация, мг / м3 |
Состав пыли |
Концентрация, мг / м3 |
Алюминий | 12,056 | Олово | 0,167 |
Цинк | 3,080 | Кадмий | 0,071 |
Свинец | 1,760 | Хром | 0,044 |
Медь | 0,185 | Ртуть | 0,001 |
Таблица 11. Различия между термолизом и пиролизом органических отходов ([1] стр.171).
Сжигание отходов |
Пиролиз отходов |
Обязательна высокая температура |
Достаточно относительно небольшая температура (450 оС) |
Необходим избыток воздуха (соотв. кислорода) | Отсутствие кислорода (соотв. воздуха) |
Поступление тепла непосредственно за счет выделяющейся теплоты реакции | Поступление тепла большей частью через теплообменники |
Окислительные условия, окисляются металлы | Восстановительные условия, металлы не окисляются |
Основные продукты реакции: CO2, H2O, зола, шлаки |
Основные продукты реакции: Н2, СnНm, СО, твердые углеродные остатки |
Газообразные вредные вещества: SO2, SO3 , NOx, HCl, HF, тяжелые металлы, пыль |
Газообразные вредные вещества: H2S, HCN, NH3, HCl, HF, фенолы, смолы, Hg, пыль |
Большие объемы газа (доля воздуха) | Малые объемы газов |
Зола спекается в шлак, уход влаги | Отсутствие процессов сплавления и спекания, уход влаги |
Предварительное измельчение и равномерность дробления не являются необходимыми, но благоприятны | Предварительное измельчение и равномерность дробления необходимы |
Жидкие и пастообразные отходы, как правило, не подлежат обработке | Жидкие и пастообразные отходы в принципе обрабатываются |
Экономичность производства достигается при числе жителей около 1 млн | Экономичность производства, вероятно, обеспечивается при числе жителей около миллиона |
Наиболее распространено сейчас складирование отходов. Примерно 2 / 3 всех отходов бытового и производственного происхождения и 90 % инертных отходов складируют в хранилищах - свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще, а также источниками загрязнения грунтовых вод в результате образования на открытых свалка просачивающихся вод (табл. 8).
Отсюда следует, что складирование отходов не может являться удовлетворительным методом их утилизации, и необходимо использовать другие методы.
В настоящее время сжигается до 50 % всех отходах в развитых странах. Преимущества метода сжигания состоят в существенном уменьшении объема отходов и действенном разрушении горючих материалов, включая органических соединений. Остатки от сжигания - шлаки и зола - составляют лишь 10 % первоначального объема и 30 % от массы сжигаемых материалов. Но при неполном сгорании в окружающую среду могут попадать многочисленные вредные вещества (табл. 9 и 10). Для снижения эмиссии органических веществ необходимо использовать устройства для очистки дымов.
Пиролизом называют разложение химических соединений при высоких температурах в отсутствие кислорода, вследствие чего становится невозможным их горение. В табл. 11 показаны различия в процессах сжигания (термолиза) и пиролиза отходов на основе сравнения этих двух методов. Хотя пиролиз имеет много достоинств, он обладает и существенными недостатками: сточные воды, поступающие из установок для пиролиза, сильно загрязнены органическими веществами) фенолы, хлорированные углеводороды и др.), а из отвалов твердых остатков пиролиза (пиролизного кокса) под действием дождей происходит вымывание вредных веществ; в твердых продуктах пиролиза, кроме того, найдены высокие концентрации поликонденсированных и хлорированных углеводородов. В связи с этим пиролиз нельзя считать экологически безопасным методом переработки отходов.
Человек в процессе своей деятельности производит огромное количество химических веществ, которые негативно воздействуют на окружающую среду. Но в данный момент он не имеет такой технологии, которая бы делала бы деятельность человека абсолютно безотходной .
ЗаключениеИтак, мною были рассмотрены некоторые аспекты химического загрязнения окружающей среды. Это далеко не все аспекты этой огромной проблемы и только малая часть возможностей решения ее. Чтобы полностью не разрушить место своего обитания и обитания всех остальных форм жизни, человеку необходимо очень бережно относится к окружающей среде. А это значит необходим строгий контроль прямого и косвенного производства химических веществ, всестороннее изучение этой проблемы, объективная оценка влияния химических продуктов на окружающую среду, изыскание и применение методов минимизации вредного воздействия химических веществ на окружающую среду.
Список используемой литературы
1. Экологическая химия: Пер. с нем. / Под ред. Ф. Корте. — М.: Мир, 1996. — 396 с., ил.
2. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова - Даниляна. — М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. — 332 с.
3. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2. Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.
4. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 2. Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. - М.: Мир, 1995. - с., ил.